إنزيمات الأقتطاع

ما هي إنزيمات الاقتطاع:

إنزيمات لتقليم البروتينات السكرية، إن الاختراع الحالي في مجال التحلل المائي الأنزيمي للسكريات القليلة وبشكل أكثر تحديدًا لقص البروتينات السكرية، إذ يتعلق الاختراع بإنزيمات محسّنة لمثل هذا التشذيب لتحرير قلب (GlcNAc) وعملية تقليم البروتينات السكرية باستخدام الإنزيمات وفقًا للاختراع.

توجد البروتينات السكرية في العديد من المتغيرات الجليكوزيلاتية أو الأشكال السكرية، والتي يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا في خصائصها الكيميائية الحيوية ووظائفها البيولوجية، حيث أن الجليكانات متنوعة هيكليًا وتشتمل على مجموعة واسعة من بقايا السكريات الأحادية والروابط الجليكوسيدية.

العديد من البروتينات العلاجية عبارة عن بروتينات سكرية، وعلى الرغم من تنقية بعضها من مصادر طبيعية يتم التعبير عن معظمها بشكل متجانس، حيث يؤثر اختيار نظام التعبير بشكل كبير على الارتباط بالجليكوزيل، وكانت هناك جهود ملحوظة في التحكم في الارتباط بالجليكوزيل لأنظمة إنتاج البروتين السكري بدافع التأثير على وظائف الجسم الحي، على سبيل المثال تُظهر الأجسام المضادة أحادية النسيلة ذات الارتباط بالجليكوزيل المحسن الحرائك الدوائية ووظيفة المستجيب، كما تقدم (Glycopeptides) إمكانيات مثيرة للاهتمام في تطوير اللقاحات المضادة للسرطان نظرًا لقدرتها على تحفيز المناعة الخلطية والخلوي.

بروتينات الاندماج:

يتعلق الاختراع ببروتينات الاندماج حيث يتم دمج جهازي (endoglycosidases) ربما عن طريق رابط، حيث أن إنزيمات الاندماج وفقًا للاختراع لها بنية: (EndoX- (L) p-EndoY (1))، حيث يكون (EndoX) عبارة عن (endoglycosidase) و(EndoY) عبارة عن (endoglycosidase) متميز عن (EndoX)، وL عبارة عن رابط وp تساوي 0 أو 1.

إن إنزيمات الاندماج هذه قادرة على قطع البروتينات السكرية التي تشتمل على الأقل على شكلين سكريين متميزين في خطوة واحدة، ويتعلق الاختراع كذلك باستخدام إنزيم الاندماج وفقًا للاختراع لتقليم البروتينات السكرية، في سمة أخرى يتعلق الاختراع بعملية إنتاج إنزيم الاندماج، وفي جانب آخر تتعلق الاختراعات بعملية تقطيع البروتينات السكرية، والتي تشتمل على قطع البروتين السكري باستخدام إنزيم اندماج وفقًا للاختراع للحصول على بروتين سكري مقلص.

( N-glycans) عبارة عن سكريات قليلة السكريات بطبيعتها الكيميائية: سلاسل متفرعة من مخلفات السكر مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط ( α- وβ-glycosidic)، ومع ذلك لا يتم تصنيع (N-glycan) على البروتين، ولكن يتم تصنيعه مسبقًا على دهون مقيم في (ER) وهو بوليبينول دوليكول بيروفوسفات، علاوة على ذلك أثناء التعلق بالبروتين يشير (N-glycan) إلى تجويف (ER) ويتم إنجاز تجميع 7 من بقايا السكر الأولية من بين 14 من مخلفات السكر في السلائف المرتبطة بـ (Dol-PP) في السكاريد الخلوي.

هيكل (N-glycan):

العديد من البروتينات الموجودة في الغشاء والمنعزلة بما في ذلك عوامل النمو ومستقبلاتها هي (N-glycosylated)، حيث يتكون هيكل (N-glycan) الأولي من 14 من مخلفات السكر (Glc3Man9GlcNAc2) التي يتم تصنيعها أولاً في الشبكة الإندوبلازمية (ER) كبنية متفرعة على مرساة دهنية (dolicholpyrophosphate) ثم نقلها بشكل مشترك وربطها عبر  (GlcNAc) إلى الأسباراجين ضمن تسلسل محدد لمستقبل (N-glycosylation) للبروتين المستلم الناشئ.

في (ER) ثم جهاز (Golgi) يتم تعديل بنية الجليكان المرتبطة بـ N عن طريق إزالة التحلل المائي لبقايا السكر التشذيب متبوعًا بإعادة الارتباط بالجليكوزيل مع مخلفات السكر الإضافية المعالجة، مثل الجالاكتوز أو الفوكوز أو حمض السياليك في البروتينات السكرية المعقدة، في حين أن تسلسل التفاعلات المؤدية إلى التخليق الحيوي ونقل ومعالجة النيكليكان داخل الكتلة تم التحقيق فيه جيدًا، إلا أنه لا يزال من غير المفهوم تمامًا كيف تؤثر النيكليكانات على المصير البيولوجي ووظيفة البروتينات السكرية.

في البداية تم العثور على (N-glycans) لتكون حاسمة لطي البروتين المناسب ومراقبة الجودة من قبل المرافقين في (ER)، وهي عملية تعرف الآن باسم دورة (calnexin / calreticulin) في استجابة البروتين غير المطوية والتدهور بمساعدة (ER) (ERAD)، في الآونة الأخيرة ثبت أن (N-glycans) يعدل وظيفة العديد من بروتينات سطح الخلية المشاركة في الهجرة والالتصاق بما في ذلك تلك التي تنظم عملية تكوين النخاع، وفي الوقت الحالي ظهر غولجي كعضية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتحرير وظيفة (N-glycans) في نقل وفرز البروتين السكري (N-glycosylation).

على سبيل المثال فقد ثبت أن الطفرات في (Golgi glycosyltransferases) وبروتينات النقل تؤدي إلى عيوب في معالجة (N-glycans) التي تسبب اضطرابات خلقية شديدة في الارتباط بالجليكوزيل (CDG)، ومن ناحية أخرى فقد وجد أن النيكليكانات تؤثر على نقل البروتينات الجليكوزيلاتية في جولجي، بما في ذلك فرز البروتينات المُفرزة مثل البريونات والأميلويد.

حياة الخلايا العصبية:

طوال دورة حياة الخلايا العصبية التي تخضع لـتحول من الخلايا الجذعية العصبية إلى الخلايا العصبية الناضجة والخلايا النجمية والخلايا قليلة التغصن أو خلايا شوان في الجهاز العصبي المحيطي، يعتمد تمايز ووظيفة هذه الخلايا بشكل حاسم على استجابتها للخلايا الإضافية، حيث تعتمد هذه الاستجابة على خصوصية وحساسية بروتينات المستقبلات.

أصبح من الواضح بشكل متزايد أن حساسية المستقبلات تنظمها بقايا (N- glycan) محددة تؤثر على:

• إفراز واستقرار وتصفية روابط المستقبلات.

•  التعبير السطحي والاستيعاب وإعادة التدوير أو دوران المستقبلات.

• التصاق الخلايا العصبية والخلايا الأخرى عبر مستقبلات سطح الخلية وبروتينات المصفوفة خارج الخلية.

• تحريض الإشارة ونقلها بواسطة عامل النمو ومستقبلات الناقل العصبي والقنوات الأيونية.

في كثير من هذه الحالات يعزز:

• (N- glycan) الطي المناسب للرابط أو المستقبل.

• قابلية الذوبان أو القطبية للرابط أو المستقبل.

• الارتباط بالعوامل خارج الخلية أو داخل الخلايا التي تحفز مسارات إشارات الخلية أو تتوسط في مزيد من المعالجة للبروتين السكري N.

على وجه الخصوص اكتسب هذا الأخير اهتمامًا حديثًا؛ لأن (N- glycan)يمكن أن ينظم ارتباط البروتين في مجمعات المستقبلات الترابط أو بروتينات الربط الخاصة بالسكر في غشاء البلازما على سبيل المثال (galectins) التي تتوسط في الانقسام الداخلي أو خروج الخلايا أو النقل أو الفرز و إعادة التدوير أو دوران المستقبلات.

التراكم وإعادة التشكيل:

هناك طرق عديدة لمعالجة البروتين السكري في( ER وGolgi)، حيث أن هناك مساران يتم من خلالهما معالجة السكريات قليلة السكاريد (Glc3Man9GlcNac2) المرتبطة بـ N المقطوعة:

• المسار المستقل المعتمد على الجلوكوزيداز يتم تحفيز المسار المستقل للجلوكوزيداز عن طريق إندومانوسيداز الذي يشق بقايا (Glc1-3Man1) في جولجي، كما أن وظيفة وتنظيم هذا التفاعل غير معروف.

• المسار المعتمد على الجلوكوزيداز في (ER) ويتم توسطه عن طريق الانقسام المائي المتسلسل لبقايا الجلوكوز الطرفية بواسطة الجلوكوزيداز الأول والثاني، حيث يتم تضمين هذا التسلسل في التدقيق اللغوي لطي البروتين بمساعدة المرافق دورة كالنيكسين/ كالريتيكولين،ويركز على المسار المعتمد على الجلوكوزيداز وتفاعله مع دورة كالنيكسين/ كالريتيكولين لطي البروتين.