אנזים אספרטואצילאז מזרז הידרוליזה של N-acetyl-l-aspartate לאספרטאט ואצטאט בחומר הלבן.
מחסור בפעילות זו מוביל לניוון של החומר הלבן של המוח והוא הגורם המוכח של מחלה גנטית "קנוואן, ", שהיא מחלה סופנית אצל ילדים קטנים.
תפקיד של החלבון אספרטואצילאז הוא פירוק של חומצה אצטיל-אספרטית לאצטיל ואספרטט [1] :
N-acyl-L-aspartate + H2O ⇄ a carboxylate + L-aspartate
כיצד מבנה האנזים מאפשר לו לזרז הידרוליזה של N-acetyl-l-aspartate ?
אנו מציגים מבנה גבישי של חלבון משוחלף של אדם ועכבר, ברזולוציה 2.8-1.8 אנגסטרם. החלבון בנוי משתי שרשראות.
המבנים חושפים שהדומיין של קצה N- טרמינלי של החלבון מאמץ כיפוף חלבוני(protein fold) הדומה לזה של הידרולאזות-תלויות-אבץ השייכות למשפחה של קרבוקסיפפטידזות (Caraboxypeptidases A). באתר הקטליטי של החלבון ניתן לצפות בדמיון מבני לזה של הקרבוקסיפפטידזות, למרות העובדה שהם זהים רק 10-13% ברצף הראשוני שלהם. כ-100 שיירים של חומצות אמיניות בקצה C-טרמינלי יוצרים דומיין גלובולרי עם לינקר הבנוי מ- 2 משטחי בטא (מסומנים בירוק) , שניתן לצפות בהם גם בגרף רמצ'נדרן הכרוך סביב קצה N-טרמינלי של הדומיינים. התעלה הארוכה המובילה לאתר הפעיל נוצרה על ידי מגע בין דומיינים N-ו-C טרמינלי.
דומיין C טרמינלי ממוקדם בדרך שמונעת קישור יעיל של פוליפפטידים באתר הפעיל. המבנה חושף ששיירים 158-164 יכולים לעבור שינוי מרחבי שמתרחש עקב פתיחה וסגירה של פתח התעלה. לפי כך, קיימת היפוטיזה כי המנגנון הקטליטי של אספארטואצילאז קרוב למנגנון הקטליטי של קרבוקסיפפטידאזות.[2]
אנזים אספרטואצילאז והקשר למחלת קנוואן
זו מחלה ניוונית מתקדמת וקשה של המוח. היא נגרמת הצטברות של חומצה אצטיל-אספרטית, אשר צרכיה להתפרק לאצטיל ואספרטט בעזרת אנזים אספרטואצילאז.אצל חולי קנוואן האנזים אינו פעיל עקב מוטציה בכרומוז 17. החומר המצטבר (חומצה אצטיל-אספרטית) כנראה רעיל ומפריע ביצירת המיאלין שעוטף את סיבי העצבים (חומר לבן)- כתוצאה מכך יש נפיחות בלתי תקינה של החומר הלבן.
המחלה מתחילה להתבטא כבר 2-4 חודשים לאחר הלידה. רוב החולים נפטרים עד גיל 3 שנים אך עם טיפול תומך ראו בשנים עליה בתוחלת החיים עד אפילו גיל ההתבגרות. [3]
↑Bitto E, Bingman CA, Wesenberg GE, McCoy JG, Phillips GN Jr. Structure of aspartoacylase, the brain enzyme impaired in Canavan disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Jan 9;104(2):456-61. Epub 2006 Dec 28. PMID:17194761
