β-Glukocerebrozidaza ili kisela β-glukozidaza, D-glukozil-N-acilsfingozin glukohidrolaza ili GCasa jest enzim koji je kod ljudi kodiran genom sa hromosoma 1. To je enzim sa aktivnošću glukozilceramidaza (3.2.1.45) koji je neophodan da se hidrolizom rascijepi beta-glukozidna veza glukocerebrozida, međuprodukta u metabolizmu glikolipida, koji je u izobilju u ćelijskim membranama (posebno ćelijama kože). Nalazi se na lizosomima, gdje je vezana sa njihovom membranom.

Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 536 aminokiselina, a molekulska težina 59.716 Da.

1020304050 MEFSSPSREECPKPLSRVSIMAGSLTGLLLLQAVSWASGARPCIPKSFGY SSVVCVCNATYCDSFDPPTFPALGTFSRYESTRSGRRMELSMGPIQANHT GTGLLLTLQPEQKFQKVKGFGGAMTDAAALNILALSPPAQNLLLKSYFSE EGIGYNIIRVPMASCDFSIRTYTYADTPDDFQLHNFSLPEEDTKLKIPLI HRALQLAQRPVSLLASPWTSPTWLKTNGAVNGKGSLKGQPGDIYHQTWAR YFVKFLDAYAEHKLQFWAVTAENEPSAGLLSGYPFQCLGFTPEHQRDFIA RDLGPTLANSTHHNVRLLMLDDQRLLLPHWAKVVLTDPEAAKYVHGIAVH WYLDFLAPAKATLGETHRLFPNTMLFASEACVGSKFWEQSVRLGSWDRGM QYSHSIITNLLYHVVGWTDWNLALNPEGGPNWVRNFVDSPIIVDITKDTF YKQPMFYHLGHFSKFIPEGSQRVGLVASQKNDLDAVALMHPDGSAVVVVL NRSSKDVPLTIKDPAVGFLETISPGYSIHTYLWRRQ

Struktura β-Glukocerebrozidaza je član porodice glikozid-hidrolaza 30 i sastoji se od tri različita domena (I-III).

Domen I (ostaci 1–27 i 383–414) formira trolančani antiparalelni β-list. Ovaj domen sadrži dva disulfidna mosta koja su neophodna za pravilno savijanje, kao i glikozilirani ostatak (Asn19) koji je neophodan za katalitsku aktivnost in vivo. Domen II (ostaci 30–75 i 431–497) sastoji se od dva β-lista koji liče na imunoglobulinsko savijanje. Domen III (ostaci 76–381 i 416–430) je homologan TIM-barelu i visoko je konzerviran domen među glikozid-hidrolazama. Domen III sadrži aktivno mjesto, koje vezuje supstrat glukocerebrozid u neposrednoj blizini katalitskih ostataka E340 i E235. Domeni I i III su usko povezani, dok su domeni II i III povezani nesređenim linkerom.

Mehanizam Kristalna struktura ukazuje da β-glukocerebrozidaza vezuje dio glukozu e i susjednu O-glikozidnu vezu glukocerebrozida. Dva alifatska lanca glukocerebrozida mogu ostati povezana sa lizosomskim dvoslojem ili u interakciji sa aktivirajućim proteinom sapozin C.

U skladu s drugim glikozidnim hidrolazama, mehanizam glukocerebrozida hidrolizira pomoću β-glukocerebrozidaze uključujuči kiselina/baznu katalizu pomoću dva glutanatna ostatka (E340 i E235 do a) i dva prethodna. U prvom koraku, E340 izvodi nukleofilni napad na ugljiku O-glikozidne veze, kako bi istisnuo sfingozinski dio, koji je istovremeno protoniran putem E235, dok se oslobađa iz aktivnog mjesta. U drugom koraku, glukoza se hidrolizira iz ostatka E340, kako bi se regenerirao aktivni enzim.

Svojstva β-Glukocerebrozidaza je maksimalno aktivna pri pH 5,5, pH lizosomnog odjeljka. Unutar lizozoma, GCase ostaje povezana s membranom, gdje se vezuje i razgrađuje svoj supstrat glukocerebrozid (GluCer). GCaza zahtijeva aktivirajući protein sapozin C kao i negativno nabijene lipide za maksimalnu katalitsku aktivnost. Uloga sapozina C nije poznata; međutim, pokazalo se da veže i lizosomnu membranu i lipidne dijelove GluCer-a, te stoga može regrutirati GluCer na aktivno mjesto enzima.

β-Glukocerebrozidaza je specifično i ireverzibilno inhibirana analogom glukoze, konduritol B-epoksidom. Konduritol B-epoksid vezuje se za aktivno mjesto GCase, gdje enzim cijepa svoj epoksidni prsten, formirajući trajnu kovalentnu vezu između enzima i inhibitora.

U početku se smatralo da je GCasa jedan od rijetkih lizosomnih enzima koji ne slijedi manoza-6-fosfatni put za promet u lizosoma. Studija bolesti I-ćelija fibroblasta (u kojoj je fosfotransferaza koja stavlja manoza 6-fosfat na proteine da ih usmjeri na lizosom neispravna) pokazala je ciljanje GCase do lizosoma nezavisno od M6P puta. Pokazalo se da lizosomni transporter i integralni membranski protein LIMP-2 (lizosomni integralni membransku protein 2) vezuju GCase i olakšavaju transport do lizosoma, demonstrirajući mehanizam za M6P-nezavisni promet lizosoma. Ovaj zaključak je doveden u pitanje kada je kristalna struktura GCase u kompleksu sa LIMP-2 pokazala manoza 6-fosfatni dio na LIMP-2, sugerirajući da kompleks također može pratiti uobičajeni manoza-6-fosfatni put.

Klinički značaj Mutacijeu glukocerebrozidaznom genu uzrokuju Gaucherovu bolest, lizosomsku bolest skladištenja koju karakterizira nakupljanje glukocerebrozida u makrofagima koji infiltriraju mnoge vitalne organe.

Mutacije gena za glukocerebrozidazu su takođe povezane sa Parkinsonovom bolešću.

Srodni pseudogen je otprilike 12 kb nizvodno od ovog gena na hromosomu 1. Alternativna prerada rezultira višestrukim varijantama transkripta koje kodiraju isti protein.

Lijekovi Algluceraza (ceredaza) je bila verzija glukocerebrozidaze koja je sakupljena iz ljudskog placentnog tkiva, a zatim modificirana enzimima. FDA ga je odobrila 1991. i povučen je sa tržišta zbog odobrenja sličnih lijekova napravljenih tehnologijom rekombinantne DNK, umjesto da se sakupljaju iz tkiva. Lijekovi napravljeni rekombinantno ne predstavljaju rizik od prenošenja bolesti iz tkiva koje se koristi u berbi i jeftiniji su za proizvodnju.

Rekombinantne glukocerebrozidaze koje se koriste kao lijekovi su: Imigluceraza (Cerezim) Velagluceraza (Vpriv) T-aligluceraza alfa (Elelyso)

Također pogledajte GBA2 GBA3

Reference

Dopunska literatura

Vanjski linkovi GeneReviews/NCBI/UW/NIH entry on Gaucher disease

Kategorija:Geni na hromosomu 1 Kategorija:EC 3.2.1 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika