Analysis of Human O-GlcNAcase Gene and the Expression of the Recombinant Gene.

Dynamic modification of cytoplasmic and nuclear proteins by O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) on Ser and Thr residues is ubiquitous in higher eukaryotes. And this modification may serve as a signaling mod-ification analogous to protein phosphorylation. Addition and cleavage of O-GlcNAc are catalyzed by O-linked GlcNAc transferase (OGT) and O-linked N-acety1glucosaminidase (O-GlcNAcase), respectively. Two types of human O-GlcNAcase gene were cloned and expressed as three fusion proteins in Escherichia coli. O-GlcNA-case activity showed in the order of thioredoxin fusion> $6{\times}His$ tag> GST fusion. O-GlcNAcase had enzy-matic activity against only ${\rho}$NP-GlcNAc of seven tested substrate analogs. Blast search revealed that O-GlcNAcase has two conserved domains, amino terminal hyaluronidase-like domain and carboxy terminal N-acetyltransferase domain. Extensive deletion studies were done to define catalytically important domains. The deletions of hyaluronidase-like domain and N-acetyltransferase domain abolished enzyme activity. But, N-ter-minal 55 amino acid deletion and C-terminal truncation showed lower activity. Based on deletion analysis, we suggest that hyaluronidase-like domain is essential for enzyme activity and carboxy terminal N-acetyltrans-ferase domain may be modulatory function.

사람의 O-linked N-acetyl--D-glucosaminidase 유전자의 분석과 재조합 발현

세포질과 핵단백질의 serine과 threonine 잔기에 O-linked N-acetyl-$\beta$-glucosamine (O-GlcNAc)의 첨가는고등 진핵 세포에서 흔히 일어나는 번역 후 단백질의 변형 중 하나로서 단백질의 인산화와 유사한 세포 내 신호전달에 관여하는 것으로 보인다. O-GlcNAc의 첨가와 제거는 O-GlcNAc transferase (OGT)와 O-linked N-acetyl-$\beta$-D-glucos-aminidase (O-GlcNAcase) 효소에 의해 각각 촉매된다. 두가지 종류의 사람 유래 O-GlcNAcase 유전자(O-GlcNAcase, v-O-GlcNAcase)를cloning하고 세 가지의 융합단백질로 대장균에서 생산을 시도하였다. O-GlcNAcase의 기질 유사체 인 ${\rho}$-nitrophenyl-N-acetyl-$\beta$-D-g1ucosaminide (${\rho}$NP-$\beta$-D-GlcNAc)를 기질로 사용하여 효소활성을 측정 한 결과 v-O-GlcNAcase는 활성을 나타내지 않았다. 여러 종류의 amino sugar 기질 유사체를 사용하여 O-GlcNAcase의 활성을 측정하였으나 오직 ${\rho}$NP-$\beta$-D-GlcNAc만이 활성을 보였다. Blast검색으로 분석한 결과 아미노 말단의 hyaluronidase-like domain (hyaluronidase-유사 영역)과 카르복시 말단의 N-acetyltransferase 영역 두 곳의 conserved domains 존재하였다. 효소촉매에 중요한 영역을 밝히기 위해 여러 deletion mutants(결손 변이체)를 제작한 후 효소활성을 측정하고 Western blot으로 분석하였다. Hyaluronidas-유사 영역, 유전자 내부와 N-acetyltransferase 영역을 제거할 경우 효소활성이 사라졌으나 아미노 말단의 55개 아미노산과 카르복시 말단의 truncation은 활성을 일부분 유지하였다. 위의 사실에 기초하여 hyaluronidas-유사 영역은 효소활성에 중요하고 카르복시 말단의 N-acetyltransferase 영역은 조절기능으로 작용하는 것으로 추정된다.