PNAS破解罕见遗传病：如何一步步找到关键

　　生物通报道：Grace Wilsey是个四岁的小女孩，看上去很可爱。然而，在她灿烂的笑容背后，却有着一段痛苦的经历。Grace出生后不久，她的父母就觉得有点不对劲。她嗜睡，目光呆滞，拒绝吃东西。医生进行了多项检测，但没有结论。直到他们在贝勒医学院进行全基因组测序，才发现Grace患上了一种新的遗传病：NGLY1缺陷（NGLY1 deficiency）。

1月，来自日本理化所-马普联合研究院的研究人员破解了这种遗传病的奥秘，他们发现一种称为ENGase 的酶是缺少Ngly1 基因表达小鼠出现异常蛋白降解的原因所在。

这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上，相关论文详细描述了缺少Ngly1 多肽，如何造成糖基成分非完整去除，也就是去糖基化（deglycosylation）过程，一般来说去糖基化后这种蛋白应该在胞内液中被降解，而不是聚合。

蛋白行使功能，以及与其它分子相互作用常常需要依赖于其三维构型，而这种构型也可以通过添加或者删除糖链来改变。当蛋白异常表达的时候，机体就会在细胞内将其降解掉。NGLY1 就是一种能去除特殊糖基化类型的胞内酶，而ENGase 则是另外一种动物细胞中用来降解自由糖基的酶，现在最大的问题就是 NGLY1缺陷是否会影响蛋白降解，如果会，那么这个过程是如何进行的？

为此在这篇文章中，研究人员首先构建了一种能检测动物细胞中这一过程的模型，然后他们在细胞中表达了四种小鼠类型的模式蛋白，其中包括野生型，Ngly1基因敲除型，Engase基因敲除型，和两种都被敲除的，从中检测模式蛋白被降解的数量，计算还有多少蛋白保留着糖链。

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结果不出所料，研究人员发现双敲除小鼠中糖链完全未被降解，这是因为其缺乏去糖基化酶。而有趣的是，Ngly1 基因敲除小鼠则出现了正常的去糖基模式蛋白比例，这表明这种类型小鼠中的ENGase 可能帮助了去糖基化过程。

接下来，研究人员又在这四种类型小鼠中抑制了蛋白合成，结果在野生型，Engase基因敲除小鼠和双敲除小鼠中发现正常蛋白降解，包括糖基化和非糖基化蛋白。最重要的是，在Ngly1 基因敲除细胞中，去糖基化蛋白数量却依然很高，完整性好。

这指出了两个关键点：第一，通过ENGase酶去除糖链似乎会创造出一种由于缺失Ngly1，无法正确降解的蛋白形式，为了验证这一点，研究人员又利用质谱进行分析，发现当模式蛋白被ENGase 去糖基化后，一个糖链分子依然停留在蛋白上。

其次就是双敲除细胞类型中正常的蛋白降解表明，模式蛋白通过 Ngly1 的去糖基化并不是必需的，只要 ENGase 的去糖基化作用不被完全阻止就行。

携带NGLY1 基因突变的患者会出现许多严重的症状，比如发育延迟，癫痫，以及肝功能异常，甚至是无法制造眼泪。

领导这项研究的科学家Tadashi Suzuki表示，虽然“目前还不清楚这些症状如何会与蛋白降解减少有关，但是如果这种糖基化的异常聚集与之有关，那么我们就可以尝试抑制ENGase 的活性，作为携带NGLY1 突变的患者的治疗方法。”

“我十分高兴在我的研究领域中依然还存在这么多悬而未决的问题，”作为这一领域的前沿科学家，Suzuki教授自豪的说。

（生物通：张迪）

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