초록
폴리시알린산 (polysialic acid)은 미생물로부터 인간에 이르기까지 다양한 세포의 세포 표면 복합당사슬에 공유 결합하는 당사슬의 일종이다. 최근 성게 난자의 젤리층과 성게 난자의 표면에서 폴리시알린산이 연결된 당단백질이 발견됨으로써 폴리시알린산의 생합성과 그 기능에 대한 의문이 제기되었다. 둥근성게의 난자와 배에서 추출한 효소액과 CMP-[$^{14}$ C]Neu5Ac를 기질로 사용하여 Neu5Ac를 endogenous acceptor에 전달하는 CMP-Neu5Ac:poly-$\alpha$2, 8 sialosyl sialyltransferase (polyST)를 발견하였다. polyST는 20mM MOPS (pH 7.0), 2$0^{\circ}C$에서 최적 활성을 나타냈다. 10 mM $Mg^2$$^{+}$를 효소 반응액에 첨가하면 polyST의 황성은 2.7배 증가하였다. poiyST는 또한 포유류의 gang1ioside인 GD3에 폴리시알린산을 합성할 수 있었다. 이와 같은 폴리시알린산이 존재하는 ganglioside가 현재까지 자연계에서 알려진 바가 없다는 사실은 하나의 polyST가 endogenous acceptor와 ganglioside에 폴리시알린산을 합성했다고 결론지을 수 있다. 과량의 GD3를 exogenous acceptor로 사용하여 둥근성게에 존재하는 polyST의 활성을 조사한 결과 mesenchyme 포배기 때부터 그 활성이 급격히 증가하고 낭배기 때에 최고에 도달했다. 성게의 배발생 때에 polyST의 활성이 조절된다는 것은 낭배기 때에 일어나는 세포나 조직 사이에 일어나는 변화와 초기 단계 spicule 형성에 어떤 중요한 기능을 담당하고 있을 가능성이 있다.
The polysialic acid (polySia) glycotope covalently modifies cell surface glycoconjugates on cells as evolutionarily diverse as microbes and human. The recent chemical identification of polysialylated glycoproteins in the jelly coat and on the cell surface of the sea urchin egg raises important questions about their biosynthesis and possible function. Using CMP-[$^{14}$ C]Neu5Ac as substrate and cell free preparations from eggs and embryos of the sea urchin Stronglylcentrotus nudus, we have identified a membrane associated CMP-Neu5Ac:poly-$\alpha$2, 8 sialosyl sialyltransferase (polyST) that transfers Neu5Ac to an endogenous acceptor. Optimal conditions for the polyST activity were found to be 2$0^{\circ}C$ in 20 mM MOPS buffer (pH 7.0). The polyST activity was increased 2.7 times by the addition of 10 mM $Mg^2$$^{+}$. The membrane-associated polyST also catalyzed the polysialylation of mammalian ganglioside GD3. Given that no structurally similar natural polysialylated gangliosides have been described, nor were observed in the present study, we conclude that a single polyST activity catalyzes sialylation of the endogenous acceptor and the gangliosides. Using an excess of GD3 as an exogenous acceptor, it was established that the expression of the polyST in S. nudus embryos increased rapidly at the mesenchyme blastula stage and reached at maximum at the gastrula stage. The finding that this polyST in the sea urchin embryo is developmentally regulated raises the possibility that it may play a role in the changing cell and tissue interactions that occur during gastrulation and the early stages of spicule formation.n.
