Кіріспе
Homo sapiens-те кездесетін сүтқоректілер ақуызы. Галактоза-1 фосфат уридилтрансфераза (немесе GALT, G1PUT) – жұтылған галактозаны глюкозаға айналдыруға жауапты фермент. Галактоза-1 фосфат уридилтрансфераза (GALT) галактоза метаболизмінің Лелоир жолының екінші қадамын катализдейді, атап айтқанда: UDP глюкоза + галактоза-1 фосфат → глюкоза-1 фосфат + UDP галактоза. GALT экспрессиясы FOXO3 генінің әрекетімен реттеледі. Бұл ферменттің жетіспеуі адамда классикалық галактоземияға алып келеді және лактоза диетадан алынбаса, нәресте шағында өлімге себеп болуы мүмкін. Галактоземияның патофизиологиясы толық анықталмаған. Бұл реакцияның екі реагенттен және екі өнімнен тұратынын (жоғарыдағы реакцияны қараңыз) және келесі механизм арқылы жүретінін білдіреді: фермент бір субстратпен реакцияға түсіп, бір өнім мен өзгертілген ферментті жасайды, ол екінші субстратпен реакцияға түсіп, екінші өнімді жасайды, ал бастапқы фермент қайта жаңартылады. GALT жағдайында His166 қалдығы UDP гексоздары мен гексоза-1 фосфаттары арасында нуклеотидтің берілуін жеңілдету үшін күшті нуклеофил ретінде әрекет етеді. UDP глюкоза + E-His → глюкоза-1 фосфат + E-His UMP; галактоза-1 фосфат + E-His UMP → UDP галактоза + E-His.
Galactose 1 phosphate uridyltransferase (or GALT, G1PUT) is an enzyme responsible for converting ingested galactose to glucose. Galactose 1 phosphate uridyltransferase (GALT) catalyzes the second step of the Leloir pathway of galactose metabolism, namely:
UDP glucose + galactose 1 phosphate glucose 1 phosphate + UDP galactose
The expression of GALT is controlled by the actions of the FOXO3 gene. The absence of this enzyme results in classic galactosemia in humans and can be fatal in the newborn period if lactose is not removed from the diet. The pathophysiology of galactosemia has not been clearly defined. This means that the net reaction consists of two reactants and two products (see the reaction above) and it proceeds by the following mechanism: the enzyme reacts with one substrate to generate one product and a modified enzyme, which goes on to react with the second substrate to make the second product while regenerating the original enzyme. In the case of GALT, the His166 residue acts as a potent nucleophile to facilitate transfer of a nucleotide between UDP hexoses and hexose 1 phosphates. UDP glucose + E His Glucose 1 phosphate + E His UMP
Galactose 1 phosphate + E His UMP UDP galactose + E His]]
Құрылымдық зерттеулер
180 пм ажыратымдылықтағы (х-сәулелік кристаллография) ГАЛТ-тың үш өлшемді құрылымын Ведекинд, Фрей және Реймент анықтады, ал олардың құрылымдық талдауы ГАЛТ функциясы үшін маңызды аминқышқылдарды анықтады. ГАЛТ-тың GalNAc трансфераза белсенділігі де өте төмен (~0,1%). Х-сәулелік кристаллография көрсеткендей, Tyr289 қалдығының тізбегі UDP GalNAc-тың N-ацетил тобымен сутекті байланыс жасайды. Tyr289 қалдығын Leu, Ile немесе Asn-ге нүктелік мутациялау осы өзара әрекеттесуді жояды, GalNAc трансфераза белсенділігін арттырады, ал Y289L мутациясы жабайы типті ферменттің Gal трансфераза белсенділігімен салыстырылатын GalNAc трансфераза белсенділігін көрсетеді.
Клиникалық маңызы
ГАЛТ тапшылығы классикалық галактоземияға себеп болады. Галактоземия – жаңа туған нәрестелерде және балалық шақта анықталатын аутосомдық рецессивті мұрагерлік ауру. Ол шамамен 40 000 – 60 000 тірі туған нәрестелердің 1-іне кездеседі. Классикалық галактоземия (G/G) ГАЛТ активтілігінің жетіспеушілігінен туындайды, ал клиникалық көріністердің жиі кездесетін түрлері – Дуарт (D/D) және Дуарт/Классикалық (D/G) – ГАЛТ активтілігінің төмендеуінен пайда болады. Симптомдарына жұмыртқалық жеткіліксіздік, даму координациясының бұзылуы (дұрыс және үйлесімді сөйлеуде қиындықтар) және неврологиялық кемістіктер жатады. Мысалы, GALT генінің 6-шы экзонында А-дан G-ға болатын бір мутация Glu188-ді аргининге, ал 10-шы экзонда А-дан G-ға болатын мутация Asn314-ті аспарт қышқылына өзгертеді. Дегенмен, галактоземиямен ауыратындар сүт өнімдерінен және галактоза бар басқа да тағамдардан бас тартып, салыстырмалы түрде қалыпты өмір сүре алады (өйткені ол метаболизмделмейді), бірақ галактозадан аулақ болғандарда да неврологиялық дамуда немесе басқа да асқынуларда проблемалар туындауы мүмкін.