N-グリカナーゼ

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N-グリカナーゼは、誤って折りたたまれた糖タンパク質におけるアスパラギン結合オリゴ糖鎖の切除を担当する細胞質マトリックス内の酵素です。この酵素の作用は、タンパク質のその後の分解に寄与します。要約されたタンパク質の補因子として機能するグリカン鎖は、一般的に15個未満の単糖を持ち、したがってオリゴ糖鎖とも呼ばれます。オリゴ糖鎖の構造は非常に多様であり、核酸やタンパク質に匹敵します。糖鎖結合体は、人間の細胞内で様々な糖が結合した鎖であり、糖脂質や糖タンパク質の成分です。細胞組織構造において、オリゴ糖は細胞タンパク質に付着し、細胞膜上に分布し、細胞の生命における情報伝達を行う細胞構造の組織であり、その複雑な構造は環境によって変化するため、その機能は人間の神経組織のそれに非常に似ています。これらのオリゴ糖鎖は、病原性細菌や毒素、ホルモン、酵素、抗体、レクチンの受容体として、細胞間の接着にも関与しています。

構造

細胞質PNGaseの触媒残基は、トランスグルタミナーゼ構造ドメインと呼ばれる構造ドメインに位置しています。酵母の直接ホモログとは対照的に、N-グリカナーゼはトランスグルタミナーゼ構造ドメインに加えて、拡張されたN末端およびC末端配列を持っています。N-グリカナーゼに見られる他のドメインの中で、PUB（PNGaseおよびユビキチン関連）ドメインは、バイオインフォマティクス分析によって最初に特定されました。最初は、これはタンパク質-タンパク質相互作用ドメインとして機能する可能性があると考えられていましたが、この仮説を支持する実験的証拠が現在蓄積されています。一方、C末端PAW構造ドメイン（PNGaseおよび他の線虫タンパク質に存在する構造ドメイン）は、オリゴ糖がPNGaseに結合することに関与していることが示されています。

MHCクラスI媒介の抗原提示におけるN-グリカナーゼの役割

N-グリカナーゼ媒介のin vivo脱糖鎖化の生物学的意義はまだ完全には理解されていませんが、MHCクラスI媒介の抗原提示において重要な役割を果たすことがよく文書化されています。まず、メラノーマ反応性細胞傷害性T細胞クローンの自然ペプチドターゲットを調べたところ、メラノジェネシスの重要な酵素であるチロシナーゼ由来のペプチドでは、潜在的なN-グリコシル化部位のアスパラギン残基がアスパラギン酸に変換されていることがわかりました。これらの結果は、N-グリカナーゼがこのアスパラギンからアスパラギン酸への変換を担当する酵素である可能性を示唆しています。チロシナーゼ由来のペプチドをMHCクラスI分子に効率的に提示するためには、チロシナーゼが最初にERに移されてN-グリカンを受け取る必要があると示唆されました。その後、脱糖鎖化されたチロシナーゼは急速に分解されることがわかり、したがってMHCクラスI分子に効率的に提示されることができません。N-グリカナーゼの活性は、抗原提示の効率にも影響を与えることが示されており、抗原ペプチド処理におけるN-グリカナーゼ媒介の脱糖鎖化の機能的重要性を示しています。N-グリカナーゼ媒介の（N-グリコシル化）アスパラギンからアスパラギン酸への脱アミド化、N-グリカナーゼ媒介の（N-グリコシル化）アスパラギンからアスパラギン酸への脱アミド化、及びトランスペプチダーゼなどの他の反応は、MHCクラスI分子によって提示される抗原ペプチドの非定型的な翻訳後修飾を構成します。

結論

N-グリカナーゼは、哺乳類の臓器や組織で広く発現している脱N-グリコシラーゼであり、このタンパク質は真核生物全体で進化的に保存されています。しかし、この酵素に関する謎については、まだ多くのことが明らかにされていません。例えば、P. vulgarisのN-グリカナーゼ遺伝子の直系ホモログ（PNG1）は、触媒残基の内因性変異により酵素として触媒不活性なタンパク質をコードしていますが、変異を持つ株は極性成長において深刻な温度感受性欠陥を示します。これらの結果は、少なくとも真菌の直接ホモログに関して、N-グリカナーゼの直接ホモログが酵素非依存的な機能を持つことを明確に示しています。