Введение
Белки млекопитающих, обнаруженные у человека (Homo sapiens).
Галактоза-1-фосфат-уридилтрансфераза (или GALT, G1PUT) – это фермент, ответственный за превращение потребляемой галактозы в глюкозу. Галактоза-1-фосфат-уридилтрансфераза (GALT) катализирует вторую стадию пути Лелора метаболизма галактозы, а именно:
UDP-глюкоза + галактоза-1-фосфат → глюкоза-1-фосфат + UDP-галактоза.
Экспрессия GALT контролируется действием гена FOXO3. Отсутствие этого фермента приводит к классической галактоземии у человека и может быть фатальным в неонатальный период, если лактоза не исключена из рациона. Патофизиология галактоземии до конца не выяснена. Это означает, что чистая реакция состоит из двух реагентов и двух продуктов (см. реакцию выше) и протекает следующим образом: фермент реагирует с одним субстратом с образованием одного продукта и модифицированного фермента, который затем реагирует со вторым субстратом с образованием второго продукта и регенерацией исходного фермента. В случае GALT остаток гистидина 166 (His166) выступает в качестве мощного нуклеофила, облегчающего перенос нуклеотида между UDP-гексозами и гексоза-1-фосфатами. UDP-глюкоза + E-His → глюкоза-1-фосфат + E-His-UMP
Галактоза-1-фосфат + E-His-UMP → UDP-галактоза + E-His.
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]]
Структурные исследования
Трехмерная структура GALT с разрешением 180 пм (рентгеноструктурный анализ) была определена Уэдекиндом, Фрей и Рэйментом, и их структурный анализ выявил ключевые аминокислоты, необходимые для функционирования GALT. GALT также обладает незначительной (~0,1%) активностью GalNAc трансферазы. Рентгеноструктурный анализ показал, что боковая цепь Tyr289 образует водородную связь с N-ацетильной группой UDP GalNAc. Точечная мутация остатка Tyr289 в Leu, Ile или Asn устраняет это взаимодействие, усиливая активность GalNAc трансферазы, причем мутация Y289L демонстрирует сравнимую активность GalNAc трансферазы с активностью Gal трансферазы фермента дикого типа.
Клиническое значение
Дефицит ГАЛТ вызывает классическую галактоземию. Галактоземия – аутосомно-рецессивное наследственное заболевание, которое выявляется у новорожденных и детей. Оно встречается примерно у 1 из 40 000 – 60 000 новорожденных. Классическая галактоземия (G/G) обусловлена дефицитом активности ГАЛТ, в то время как более распространенные клинические проявления – Duarte (D/D) и вариант Duarte/Classic (D/G) – вызваны снижением активности ГАЛТ. Симптомы включают в себя яичниковую недостаточность, нарушение координации развития (затруднения с правильной и последовательной речью) и неврологические дефициты. Например, однонуклеотидная замена от А к Г в экзоне 6 гена ГАЛТ приводит к замене Glu188 на аргинин, а замена от А к Г в экзоне 10 превращает Asn314 в аспарагиновую кислоту. Однако люди, страдающие галактоземией, могут вести относительно нормальную жизнь, избегая молочных продуктов и всего, что содержит галактозу (поскольку она не может быть метаболизирована), но сохраняется риск проблем с неврологическим развитием или других осложнений, даже у тех, кто придерживается диеты, исключающей галактозу.