כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק אלפא-ל-פוקסידאז - Alpha-l-fucosidase
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| אלפא-ל-פוקסידאז | |
|---|---|
| Alpha-L-fucosidase | |
| שמות אחרים | α-L-fucosidase |
 | |
 | |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
האנזים α-L-fucosidase מקטלז את הריאקציה הכימית הבאה: an α-L-fucoside + H2O > L-fucose + an alcohol.
אנזים זה שייך למשפחת ההידרולזות, ובאופן ספציפי לגליקוזידזות המבוצעות הידרוליזה של תרכובות O-glycosyl ושל S-glycosyl. האנזים משתתף בדגרדציה של מבנים N-glycan ו-glycan. חסר של אנזים זה מוגדר כ־fucosidosis. ב-CAZy α-L-fucosidases נמצאים ב-glycoside hydrolase family 29 וב-glycoside hydrolase family 95. לקראת סוף 2007, נפתרו שלושה מבנים של משפחת אנזימים זו, 1HL8, 1HL9 ו-1ODU.
מחקר של Endreffy ושל Bjørklund ב-Immunol Res משנת 2017, מצא קשר בין הפעילות של α-L-fucosidase-1 (להלן FUCA-1) לבין מפגעים אוטואימוניים כרוניים בילדים ממצא זה אמור לעודד מחקר נוסף על FUCA-1 כסמן של דלקת כרונית ואוטואימוניות. α-L-fucosidase מוגדר כאנזים המבקע גליקו-קוניוגטים המכילים fucose, עם פעילות הנובעת מה-hepatopancreas, ויש לו אופטימום פילות ב-pH 5.5.
גליקוליפידים
האנזים l-fucoside fucohydrolase פעיל כנגד אוליגוסכרידים טבעיים וכן כנגד מצעים גליקוספינגוליפידים, ומבצע הידרוליזה של הקשרים fucosyl α1-2 ו-fucosyl α1-6. חסר אופייני של פעילות α-L-fucosidase, ניתן להדגים בנסיוב, בלויקוציטים, בפיברובלסטים וברקמות של אנשים עם פוקוסידוזיס בצורתו האינפנטילית המאוחרת או בצורתו הבוגרת הצעירה.
החומרים המצטברים זוהו כ-blood group H glycolipid.
יש תערובת של אוליגוסכרידים בעלי קשר α-fucosyl בקצה הלא-מחזר שלהם, כמו גם גליקוליפידים מסוג Lea ו-Leb. בשתן של מטופלים עם פוקוסידוזיס, זוהו 22 גליקופפטידים. פוקוסידוזיס הממוקם בליזוזומים טוהר מכבד אדם. המשקל המולקולרי הטבעי של האנזים הוא 230,000, והוא מורכב מ-4 תת-יחידות זהות שכל אחת מהן בעלת משקל מולקולרי של 50,000. ה-pH של הפעילות האופטימלית של האנזים הוא 4–5. דווח על צורות איזו-אנזימיות אחדות, כנראה בגלל צורות הסיאליזציה של האנזים. רצף חומצות האמינו של mRNA אינו דומה בצמחים לזה של α-L-fucosidases ידועים אחרים, אך הומולוגי באופן ניכר למעכבי טריפסין מסוג Kunitz. שבטי cDNA המקודדים לאנזים זה, בודדו ונמצאו מבוטאים ב-E. coli, תאי חרקים כמו גם בתאי Arabidopsis thaliana, ויוצרים חלבונים רקומביננטיים שאינם מבטאים פעילות של α-L-fucosidase. אנזים α-L-fucosidase אחר עם ספציפיות דומה של מצע טוהר מעלי הכרוב (Brassica oleracea). שני רצפים פפטידיים של אנזים זה, שימשו לזיהוי של הגנים של Arabidopsis המקודדים לאנזים α-L-fucosidase. גן אחד שזוהה היה מבוטא הטרוגנית בתאי Pichia pastoris. אנזים רקומביננטי זה היה פעיל כנגד אוליגוסכרידים ממקור xyloglucan XXFG, כמו גם כנגד אוליגוסכרידים ממצע של מקור של חלב מסחרי שהוא 2′-fucosyl-lactitol, אך לא כנגד p-NP-α-L-fucopyranoside. רצף חומצות האמינו שלו דומה לזה של ליפאזות. סוג אחר של α-L-fucosidase, הומולוגי ל-α-L-fucosidases ידועות מבוטא בתאי Pichia pastoris, והוא שייך למשפחה של 29 גליקוזיד הידרולאזות, אלא שאנזים זה הוא בעל פעילות רק כנגד 2′-fucosyl-lactitol.
ממצאי מעבדה
כל הפנוטיפים של פוקוסידוזיס חסרים באופן בולט את האנזים α-L-fucosidase הליזוזומלי. האבחון דורש חשד גבוה של התרחיש בגלל מגוון רחב של תסמינים קליניים. נוכחות אוליגוסכרידים בלתי נורמליים בשתן מהווים מתווה אופייני של התרחיש, בנוסף לחסר חמור של האנזים בנסיוב, ללויקוציטים ולממצאים בתרבית של פיברובלסטים ממקור עור. פעילות שאריתית של fucosidase במטופלים יכולה להימצא ב-60% מזו של אנשים בריאים, לפיכך חשוב לבצע אנליזה של השתן לגילוי אוליגוסכרידים, שאם לא כן מטופלים עלולים להיות מוחמצים. לעומת זאת, אבחון חיובי כזוב (false positive) של פוקוסידוזיס עלול להתרחש במטופל עם pseudo-hypoparathyroidism, זאת כיוון שפעילות α-fucosidase בנסיוב ובפיברובלסטים מהווה 10% מערכי הביקורת. 6-11% מהאוכלוסייה הנורמלית הם בעלי פולימורפיזם שבו α-L-fucosidase בנסיוב אך לא בלויקוציטים מופחת לרמה של 10% מהערך הממוצע של ביקורת בריאה. לכן, נסיוב ופלזמה כשלעצמם אינם מתאימים לאבחון אנזימטי של פוקוסידוזיס. אוליגוסכרידים בשתן הם בעלי מתווה אופייני כאשר הם נבדקים על ידי tandem mass spectrometry כמו גם על ידי MALDI-TOF mass spectrometry. Fucosylated human milk oligosaccharide (להלן FHMO) חיוני בשגשוג מיקרוביוטה (Smilowitz וחב' ב-Annu Rev Nutr משנת 2014) ובמניעת מחלות שלשוליות בתינוקות (Newburg וחב' באותו כתב עת משנת 2005).
מפגעים של פירוק גליקופרוטאינים
הגן של α-L-fucosidase (להלן FUCA1) מופה לכרומוזום 1 באדם (1p34). הגן שובט ורוצף, והודגם קשר גנטי בין fucosidosis והגן המבני שלו (Willems וחב' ב-Clin Genet משנת 1988). חוקרים אלה גילו 22 מוטציות ב-fucosidosis, כאשר מוטציות אלו כללו מוטציות missense, השמטים (deletions) גדולים וקטנים, מוטציית insertion, מוטציית splice site, ומוטציות codon. לא ברור האם מוטציות אלוגרמו לפנוטיפים שונים של פוקוסידוזיס, שכן כולם גרמו לאיבוד כמעט מוחלט של פעילות האנזים. הגן המקודד ל-polymorphism כמותי של α-L-fucosidase בנסיוב, המתרחש בבני אדם בריאים, מופה לכרומוזום 6 (להלן 6q25-qter). פסבדוגן של α-L-fucosidase, הידוע כ-FUCA1P, מופה לכרומוזום 2 בעמדה 2q24-q32. האנזימים ממשפחת ה-α-L-fucosidases, הם החברים היחידים של משפחת ה-glycoside hydrolase, והם מעורבים בתהליכים ביולוגיים רבים, ברגולציה של הגדילה, במפגעי דלקת, באינטראקציה של קולטנים, ובאנטיגניות. ספציפיות המצעים שלהם תלויה במקור האנזים (חיידקים, טחבים, רכיכות, צמחים ויונקים. טרנס-פוקוזילציה על ידי α-L-fucosidase מכבד חזיר, מייצרת α-L-Fucp-(1→2)-β-D-Galp-(1→4)-D-GlcpNAc, הקובע כ-5% מקבוצת הדם H type 2. יבולים גדולים בהרבה הושגו על ידי סינתזה של (α1-3)-fucosylated N-acetyllactosamine ולקטוז (51% ו-34%, בהתאמה), על ידי α-L-fucosidase מהזן Alcaligenes. הסלקטיביות הגבוהה לסינתזה של קשר α1-3, הודגמה על ידי α-L-fucosidase מיקרוביאלי כגון A. niger ו-P. multicolor. שני האנזימים האחרונים יצרו α-L-Fucp-(1→3)-D-GlcpNAc בשיעורים של 58% ו-49%, בהתאמה. α-L-fucosidase ממקור של כליית בקר מסנתז באופן בלעדי קשר alfa 1-4. פוקוסידוזיס התגלה בכלבים, אם כי בתחילה לא ייחסו לממצא זה משמעות קלינית, אך בהמשך נמצא קשר בין האנזים המדובר לבין תסמינים נוירולוגיים.
ממצאי מעבדה
כל הפנוטיפים של פוקוסידוזיס חסרים באופן בולט את האנזים הליזוזומלי α-L-fucosidase. נמצאו השפעות קליניות מיטיבות לממצא זה, אלא שבהמשך נמצא קשר בין האנזים לבין תסמינים נוירולוגיים. cDNA משובט אנושי המקודד ל-α-L-fucosidase אנושי, הוחדר בהצלחה לתאים המטו-פויאטיים של כלב תוך שימוש בווקטור רטרו-נגיפי, ומודל זה עשוי להועיל בתרפיה גנית. α-L-fucosidase נלמד במספר סוגי יונקים. פוקוסידוזיס בבעלי חיים אחרים: פוקוסידוזיס דווח בכלבים, ובמקור לא נמצאה כל השפעה קלינית מועילה של האנזים בכלבים, אך מאוחר יותר נמסר על שיפור באגירה רקמתית ובתסמינים נוירולוגיים.
ראו גם
המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)