غلوكوسيريبروسيداز

إنزيم بيتا-غلوكوسيريبروسيداز (يُسمى أيضًا بيتا-غلوكوسيداز الحمضي ، أو غلوكوهيدرولاز D- غلوكوزيل-N-أسيلسفينغوزين ، أو GCase ) هو إنزيم ذو نشاط غلوكوزيل سيراميداز ( EC 3.2.1.45 ) يقوم بتحليل الرابطة بيتا -غليكوزيدية لمركب غلوكوسيريبروسيد ، وهو مركب وسيط في استقلاب الغليكوليبيدات ، ويتواجد بكثرة في أغشية الخلايا (وخاصة خلايا الجلد). ^{[ 5 ]} يتمركز هذا الإنزيم في الليزوزوم ، حيث يبقى مرتبطًا بغشائه. ^{[ 6 ]} يتكون بيتا-غلوكوسيريبروسيداز من 497 حمضًا أمينيًا، وتبلغ كتلته الجزيئية 59700 دالتون .

إنزيم بيتا-غلوكوسيريبروسيداز هو أحد أفراد عائلة الهيدرولازات الغليكوزيدية 30 ويتكون من ثلاثة نطاقات متميزة (I-III). ^{[ 7 ]}

• 
  عرض ثلاثي الأبعاد لـ PyMol لإنزيم glucocerebrosidase مع تسليط الضوء على ثلاثة نطاقات.
• 
  عرض ثلاثي الأبعاد لإنزيم غلوكوسيريبروسيداز باستخدام برنامج PyMol مع تسليط الضوء على البقايا التحفيزية.

يشكل النطاق الأول (بقايا الأحماض الأمينية 1-27 و383-414) صفيحة بيتا ثلاثية الخيوط متوازية عكسيًا. يحتوي هذا النطاق على جسرين ثنائيي الكبريت ضروريين للطي الصحيح، بالإضافة إلى بقايا سكرية (Asn19) مطلوبة للنشاط التحفيزي في الجسم الحي. يتكون النطاق الثاني (بقايا الأحماض الأمينية 30-75 و431-497) من صفيحتين بيتا تشبهان طية الغلوبولين المناعي . النطاق الثالث (بقايا الأحماض الأمينية 76-381 و416-430) متماثل مع برميل TIM وهو نطاق محفوظ للغاية بين هيدرولازات الغليكوزيد . ^{[ 8 ]} يحتوي النطاق الثالث على الموقع النشط، الذي يرتبط بالركيزة غلوكوسيريبروزيد بالقرب من بقايا الأحماض الأمينية التحفيزية E340 وE235. يرتبط النطاقان الأول والثالث ارتباطًا وثيقًا، بينما يرتبط النطاقان الثاني والثالث برابط غير منتظم. ^{[ 7 ]}

تشير البنى البلورية إلى أن إنزيم بيتا-غلوكوسيريبروسيداز يرتبط بجزيء الغلوكوز والرابطة الغليكوسيدية O المجاورة له في غلوكوسيريبروسيد . وقد تبقى السلسلتان الأليفاتيتان لغلوكوسيريبروسيد مرتبطتين بالغشاء الليزوزومي أو تتفاعلان مع البروتين المنشط سابوسين سي. ^{[ 7 ]}

تماشياً مع آليات تحلل الجليكوسيدات الأخرى، تتضمن آلية تحلل الجلوكوسيربروسيد بواسطة إنزيم بيتا-جلوكوسيريبروسيداز تحفيزاً حمضياً/قاعدياً بواسطة اثنين من بقايا حمض الجلوتاميك (E340 وE235)، وتتم عبر خطوتين. في الخطوة الأولى، يقوم E340 بهجوم نيوكليوفيلي على ذرة الكربون في الرابطة الجليكوسيدية O لإزاحة جزء السفينجوزين ، الذي يتم بروتنته في الوقت نفسه بواسطة E235 عند تحرره من الموقع النشط. في الخطوة الثانية، يتحلل الجلوكوز من بقايا E340 لإعادة تنشيط الإنزيم. ^{[ 7 ] [ 9 ]}

يكون إنزيم بيتا-غلوكوسيريبروسيداز في أعلى نشاط له عند درجة حموضة 5.5، وهي درجة حموضة الحيز الليزوزومي. ^{[ 10 ]} داخل الليزوزوم، يبقى الإنزيم مرتبطًا بالغشاء، حيث يرتبط بركيزته غلوكوسيريبروسيد (GluCer) ويحللها. ويتطلب هذا الإنزيم وجود البروتين المنشط سابوسين سي، بالإضافة إلى الليبيدات سالبة الشحنة، لتحقيق أقصى نشاط تحفيزي. ^{[ 11 ] [ 12 ]} لم يُعرف دور سابوسين سي بعد؛ ومع ذلك، فقد ثبت أنه يرتبط بكل من غشاء الليزوزوم وجزيئات الليبيدات في غلوكوسيريبروسيد، وبالتالي قد يستقطب غلوكوسيريبروسيد إلى الموقع النشط للإنزيم. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

يُثبَّط إنزيم بيتا-غلوكوسيريبروسيداز بشكلٍ خاص وغير قابل للعكس بواسطة نظير الغلوكوز كوندوريتول ب إيبوكسيد. يرتبط كوندوريتول ب إيبوكسيد بالموقع النشط لإنزيم غلوكوسيريبروسيداز، حيث يقوم الإنزيم بكسر حلقة الإيبوكسيد ، مُشكِّلاً رابطة تساهمية دائمة بين الإنزيم والمثبط. ^{[ 15 ]}

في البداية، كان يُعتقد أن إنزيم GCase هو أحد الإنزيمات الليزوزومية القليلة التي لا تتبع مسار مانوز-6-فوسفات للانتقال إلى الليزوزوم . ^{[ 16 ]} أظهرت دراسة أُجريت على خلايا ليفية مصابة بمرض الخلايا I (حيث يكون إنزيم الفوسفوتراسفيراز المسؤول عن إضافة مانوز-6-فوسفات إلى البروتينات لتوجيهها إلى الليزوزوم معيبًا) أن استهداف إنزيم GCase لليزوزوم يتم بشكل مستقل عن مسار مانوز-6-فوسفات. ^{[ 17 ]} وقد تبين أن الناقل الليزوزومي والبروتين الغشائي المتكامل LIMP-2 (البروتين الغشائي الليزوزومي المتكامل 2) يرتبط بإنزيم GCase ويسهل نقله إلى الليزوزوم، مما يُظهر آليةً للانتقال الليزوزومي المستقل عن مسار مانوز-6-فوسفات. وقد تم التشكيك في هذا الاستنتاج عندما أظهر التركيب البلوري لـ GCase في مركب مع LIMP-2 وجود جزء من مانوز 6-فوسفات على LIMP-2، مما يشير إلى أن المركب يمكن أن يتبع أيضًا مسار مانوز-6-فوسفات التقليدي . ^{[ 18 ]}

تُسبب الطفرات في جين غلوكوسيريبروسيداز مرض غوشيه ، وهو مرض تخزين الليزوزومات الذي يتميز بتراكم غلوكوسيريبروسيدات في البلاعم التي تتسلل إلى العديد من الأعضاء الحيوية. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

ترتبط الطفرات في جين غلوكوسيريبروسيداز أيضًا بمرض باركنسون . ^{[ 21 ] [ 22 ]}

يوجد جين كاذب ذو صلة على بعد حوالي 12 كيلوبايت أسفل هذا الجين على الكروموسوم 1. ينتج عن التضفير البديل عدة نسخ مختلفة ^تشفر نفس البروتين. [ ^{23 ]}

كان إنزيم ألغلوكيراز (سيريداز) نوعًا من إنزيم غلوكوسيريبروسيداز، يُستخلص من أنسجة المشيمة البشرية ثم يُعدّل بالإنزيمات. ^{[ 24 ]} وقد حصل على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية عام 1991 ^{[ 25 ]} ، لكنه سُحب من السوق ^{[ 26 ] [ 27 ]} بعد الموافقة على أدوية مماثلة مُصنّعة بتقنية الحمض النووي المؤتلف ، بدلًا من استخلاصها من الأنسجة. لا تُشكّل الأدوية المُصنّعة بتقنية الحمض النووي المؤتلف أي خطر لانتقال الأمراض من الأنسجة المستخدمة في الاستخلاص، كما أنها أقل تكلفة في التصنيع. ^{[ 24 ]}

تشمل أنواع الجلوكوسيربروسيداز المؤتلفة المستخدمة كأدوية ما يلي: ^{[ 28 ]}

• إيميغلوكيراز (سيريزيم) ^{[ 24 ]}
• فيلاجلوكيراز (Vpriv) ^{[ 24 ]}
• تاليغلوكيراز ألفا (إليليسو) ^{[ 29 ]}

• إنزيمات وثيقة الصلة
  • GBA2 : حمض بيتا جلوكوزيداز (حمض الصفراء)، ويُعرف أيضًا باسم EC 3.2.1.45
  • GBA3 : حمض بيتا جلوكوزيداز (سيتوبلازمي)، EC 3.2.1.21

• GeneReviews/NCBI/UW/NIH entry on Gaucher disease
• Glucocerebrosidase at the U.S. National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• ProteopediaAcid-beta-glucosidase