エンド-β-N-アセチルグルコサミニダーゼ

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エンドグリコシダーゼは、糖タンパク質から完全なグリカンを切断する酵素です。これらの酵素は、グリセロール、NaCl、または他の添加物（EDTAなど）を含まない洗浄剤の中で非常に安定しています。すべての酵素について、プロテオリティックまたは予期しないグリコシド活性がないことをテストしてください。エンドグリコシダーゼは、糖タンパク質分析で最も広く使用されている酵素です。これらの酵素は、糖タンパク質から完全なグリカンを放出し、エクソグリコシダーゼは個々の単糖（例：シアル酸、ガラクトース、β-N-アセチルグルコサミン、マンノースなど）を放出します。

図1. エンドグリコシダーゼの構造。

はじめに

PNGase Fは実際にはアミダーゼですが、N結合グリカンを切断する類似の活性のために酵素に含まれることが一般的です。これは、N結合グリカンのキトビオースコアの最初のβ-N-アセチルグルコサミン糖（GlcNAc）とアスパラギン酸アミノ酸の間を切断します。エンドF酵素とエンドHは、最初のGlcNAcと2番目のGlcNAcの間でN結合グリカンを切断し、荷電残基を残します。これにより、脱グリコシル化されたタンパク質の溶解度が増加し、タンパク質の凝集沈殿の可能性が減少します。PNGase FはすべてのN結合グリカンを切断しますが、エンドHおよびエンドF酵素は特定のタイプのN結合グリカンを除去します。エンドグリコシダーゼは、糖タンパク質から完全なグリカングループを切断します。最も一般的に使用されるエンドグリコシダーゼであるペプチド-N-グリコシダーゼFは実際にはアミダーゼであり、ほとんどのN結合糖タンパク質の脱グリコシル化を触媒します。この酵素は、キトビオースコアの最も内側のN-アセチルグルコサミン（GlcNAc）とアスパラギン残基のアミン基の間の切断を触媒します。

分類

N結合グリカンに対して活性のあるさまざまなエンドグリコシダーゼがあります。これらはすべて、キトビオースコアの2つのGlcNAc残基の間に同一の切断部位を持っていますが、異なるタイプのN結合グリカンを認識して切断します。エンドグリコシダーゼHは、高マンノースおよびいくつかのハイブリッドオリゴ糖からN結合糖タンパク質のキトビオースコア内で切断します。エンドグリコシダーゼSは、天然IgGの重鎖からN結合グリカンを除去するために非常に特異的です。一方、エンドグリコシダーゼDは、パウシマンノースN結合グリカンを切断します。O結合グリカンに対して活性のあるエンドグリコシダーゼは、α-N-アセチルガラクトサミナーゼとも呼ばれ、数は少なくなります。これまでに見つかったO-グリコシダーゼの大部分は、二糖Galβ1,3GalNAcα-O-Ser/Thrのみに対して活性があり、酵素がこのコア1二糖を糖タンパク質から除去する前に、シアル酸および他の付随する糖残基を除去する必要があります。しかし、O-グリコシダーゼ特異性がやや広い酵素が1つあり、糖タンパク質からコア1（Galβ1,3GalNAc）またはコア3（GlcNAcβ1,3GalNAc）O結合二糖を除去することができます。

メカニズム

メカニズムは酵素的加水分解です。エンドグリコシダーゼメカニズムには2つの形態があります。グリコシド酸素の酸触媒によるプロトン化は、アノメリック炭素での立体化学を保持することができます。または、グリコシド酸素の酸触媒によるプロトン化は、基残基によって活性化された水分子の攻撃を伴い、立体化学の変換を生成します。2つのメカニズムは、プロトン供与体とグリコシド酸素の間の距離が同じであるため、プロトン供与体は水素結合のためにグリコシド酸素に十分近くなります。保持メカニズムは2つのカルボキシル基に近いため、二重置換メカニズムを経て、共有結合グリコシラーゼ中間体が生成されます。エクソグリコシダーゼは、xnの一端から始めて各炭水化物モノマー（x）を1つずつ除去しますが、エンドグリコシダーゼは任意のグリコシド結合（-）で切断し、特定の炭水化物を特定のタンパク質と結合させることができます。リンクされた特性「リンクオリゴ糖」が切断されます。

応用

変異原性のためのエンドグリコシダーゼの使用には大きな可能性があります。この新しい変異酵素が適切な化合物と接触すると、オリゴ糖合成が進行し、新たに形成されたポリマー鎖は加水分解されません。これは、オリゴ糖が大きな治療的可能性を持っているため、非常に便利なツールです。たとえば、六価糖H糖は、乳がん、前立腺がん、卵巣がんに関連する悪性細胞の変換を示します。エンドグリコシダーゼは、関節炎や全身性エリテマトーデスなどの自己免疫疾患と戦う役割も果たす可能性があります。2008年、研究者のグループは、エンドグリコシダーゼSの注射が「体内のIgG関連糖ドメインを効果的に除去し、さまざまな自己免疫モデルにおいて自己抗体によって媒介される炎症促進プロセスに干渉することができることを示しました。明らかに、この酵素の操作と変異は、体内の多くの病気に抵抗できる広範な展望を持っています。

参考文献

1. Davies, G.; et al. Structures and mechanisms of glycosyl hydrolases. Structure. 1995, 3 (9): 853–59.