Кіріспе

Адамда кездесетін сүтқоректілер ақуызы β-глюкоцереброзидаза (сонымен қатар қышқыл β-глюкозидаза, D-глюкозил-N ацилсфингозин глюкогидролазасы немесе GCase деп аталады) – глюкозилцерамидаза активтілігі бар фермент, ол гидролиз арқылы глюкоцереброзид химиялық қосылысының β-глюкозидтік байланысын кеседі, бұл гликолипидтер метаболизмінің аралық өнімі және жасуша мембраналарында (әсіресе тері жасушаларында) көп мөлшерде кездеседі. Ол лизосомада орналасқан, онда лизосомалық мембранамен байланыста қалады. β-глюкоцереброзидаза 497 аминқышқылынан тұрады және молекулалық массасы 59 700 Да құрайды.

Құрылымы

β Глюкоцереброзидаза – гликозид гидролазалардың 30 тобының мүшесі және үш ерекше доменнен (I–III) тұрады. I домен (1–27 және 383–414 қалдықтары) үш тізбекті антипараллель β-жапырақ құрайды. Бұл доменде дұрыс бүгілуі үшін қажетті екі дисульфидтік байланыс, сондай-ақ in vivo каталитикалық активтілік үшін қажет гликозильденген қалдық (Asn19) бар. II домен (30–75 және 431–497 қалдықтары) иммуноглобулин бүктелісіне ұқсас екі β-жапырақтан тұрады. III домен (76–381 және 416–430 қалдықтары) TIM баррелімен гомологты және гликозид гидролазалары арасында жоғары сақталатын домен болып табылады. III доменде активті орын орналасқан, ол субстрат глюкоцереброзидін E340 және E235 каталитикалық қалдықтарына жақын байланыстырады. I және III домендер тығыз байланысқан, ал II және III домендер ретсіз байланыс арқылы қосылған.

Қасиеттері

β Глюкоцереброзидаза pH 5,5-те максималды белсенділікке ие, бұл лизосомалық бөліктің pH деңгейіне сәйкес келеді. Лизосома ішінде ол мембранамен байланыста қалады, онда өз субстраты – глюкоцереброзидін (GluCer) байланыстырып, ыдыратады. Оның максималды катализдік белсенділігі үшін Saposin C активаторлық белгісі және теріс зарядталған липидтер қажет. Saposin C-нің қызметі толық белгілі емес; алайда, ол GluCer-дің лизосомалық мембранасына да, липидтік бөліктеріне де байланысады және осылайша GluCer-ді ферменттің белсенді орнына жеткізе алады. β Глюкоцереброзидаза глюкоза аналогы – Кондуритол B эпоксидімен ерекше және қайтымсыз тежеледі. Кондуритол B эпоксиді GCase белсенді орнына байланысады, онда фермент оның эпоксидтік сақинасын кесіп, фермент пен тежегіш арасында тұрақты ковалентті байланыс құрайды. Алғашқыда GCase лизосомаға жеткізілу үшін маноза-6-фосфат жолынан өтпейтін сирек лизосомалық ферменттердің бірі деп есептелді. I жасуша ауруы фибробластарындағы зерттеу (онда ақуыздарға маноза-6-фосфатын қосып, оларды лизосомаға бағыттайтын фосфотрансферазаның кемістігі бар) GCase-ті M6P жолына тәуелсіз лизосомаға бағыттайтынын көрсетті. Лизосомалық тасымалдаушы және интегралды мембраналық белок LIMP 2 (Lysosomal Integral Membrane Protein 2) GCase-ке байланысып, лизосомаға тасымалдауға көмектеседі, бұл M6P-ге тәуелсіз лизосомалық трафик механизмін көрсетеді. Алайда, GCase-нің LIMP 2-мен кешендегі кристалдық құрылымы LIMP 2-де маноза-6-фосфат фрагментінің болуын көрсеткенде, бұл тұжырымға күмән туды, бұл кешен дәстүрлі маноза-6-фосфат жолын да пайдалана алатынын білдіреді.

Клиникалық маңызы

Глюкоцереброзидаза геніндегі мутациялар Гаучер ауруын тудырады, бұл лизосомалық жинақтау ауруы болып, көптеген өмірлік маңызды органдарға сіңіп кіретін макрофагтарда глюкоцереброзидтердің жиналуымен сипатталады. Глюкоцереброзидаза геніндегі мутациялар Паркинсон ауруымен де байланысты. Осы геннен 1-хромосомада 12 кб төмен қарай туысқан псевдоген орналасқан. Альтернативті тілісу нәтижесінде бірдей ақуызды кодтайтын бірнеше транскрипт варианттары пайда болады.