Structural studies of GH30 protein from Bacteroides fragilis and its complexes with sugar ligands

Białko Bf z Bacteroides fragilis ma podobną budowę przestrzenną do ludzkiej kwaśnej lizosomalnej β-glukozydazy (β-glukoceramidazy). Mutacje w ludzkim enzymie są przyczyną Choroby Gaucher’a. Jedną z terapii wykorzystywanych w leczeniu tej choroby jest terapia farmakologicznymi chaperonami. W badaniach nad potencjalnymi lekami stosowanymi w tego typu terapii wykorzystuje się ludzką β-glukoceramidazę, której produkcja jest czasochłonna, skomplikowana i kosztowna. Białko Bf, jako cząsteczka o podobnej strukturze do ludzkiego enzymu, może potencjalnie stanowić jego laboratoryjny model stosowany do testowania nowych terapeutycznych chaperonów.Celem tej pracy była produkcja i optymalizacja krystalizacji białka Bf oraz jego kompleksów z ligandami. Otrzymanie kryształów dobrej jakości umożliwi wyznaczenie struktur krystalicznych, które pozwolą na określenie czy białko Bf i ludzka β-glukoceramida przyłączają podobne ligandy. Pozwoli to wyjaśnić czy białko Bf może być stosowane jako model laboratoryjny ludzkiego enzymu. Krystalizację prowadzono techniką wiszącej kropli. Znaleziono warunki krystalizacji białka Bf niezwiązanego z ligandem, jednak otrzymane kryształy zbyt słabo rozpraszały promieniowanie rentgenowskie. Nie udało się wykrystalizować białka Bf w obecności ligandów.

The Bf protein from Bacteroides fragilis has a similar structure to human acid lysosomal β-glucosidase (β-glucoceramidase). Mutations in the human enzyme cause Gaucher disease. One of the therapies used to treat this disease is pharmacological chaperone therapy. Usually, in testing new potential chaperones, human β-glucoceramidase is used but its production is time-consuming, complicated and expensive. The Bf protein has structure similar to the human enzyme and can be potentially used as laboratory model of the human enzyme to test new therapeutic chaperones.The aim of this work was the production of Bf protein and optimization of its crystallization conditions, as well as, its complexes with ligands. Good quality crystals allow determination of protein structure and allow to decide if the Bf protein and human β glucoceramidase can bind similar ligands. These findings will explain if the Bf protein can be used as a laboratory model of the human enzyme. Crystallization was carried out by the hanging drop technique. Conditions for crystallization of non-liganded Bf protein were found, however, obtained crystals poorly diffracted X-rays. Crystallization conditions of protein-ligand complexes were not found.