Investigation of the glycosidase activity and recombinant production of different Bacteroides species

Glikozilasyon hücrelerde en sık gözlenen translasyon sonrası modifikasyon çeşitlerinden bir tanesi olup, ökaryotik proteinlerin %50'sinden fazlası glikoprotein yapısındadır. Glikanlar, serbest oligosakkaritler veya bağlı oligosakkaritler (glikokonjugatlar) biçiminde bulunabilirler. Bağlı glikanlar temelde iki alt başlıkta sınıflandırılabilirler. N-bağlı glikanlar (N-glikanlar), çekirdek yapısında bulunan N-asetilglukozamin (GlcNAc) aracılığıyla, polipeptitlerde bulunan Asn-X-Ser/Thr dizisinin asparajin (Asn) yan zincirindeki karboksamit grubuna bağlanırlar. O-bağlı glikanlar ise polipeptitlerde bulunan serin veya treoninnin OH grubuna glikosidik bağ ile bağlıdır. Glikan türlerinin glikoproteinlerin biyolojik fonksiyonlarına ne gibi katkılarda bulunduğu henüz anlaşılamamıştır. Bunun temel nedeni ise günümüzde kullanılan glikosidazların glikanları yeteri düzeyde ve seçicilikte ayıramamalarıdır. Glikobiyoloji alanında kullanılan enzimler aktif oldukları glikan türüne göre iki çeşittir; N-glikosidazlar ve O-glikosidazlar. N-glikanlar genel olarak 3 ana gruba ve O-glikanlar ise 8 gruba ayrılmaktadır. Günümüzde ticari olarak üretilen O-glikosidazlar, sadece 2 grup O-glikan (sınıf 1 ve sınıf 2) üzerinde aktivite göstermektedir. Bacteroideslerin potansiyel glikosidaz sahibi olduğunun araştırılması için bir strateji geliştirilmiştir. Bu yaklaşımın temeli; bakteriler proteinleri sindirebilecek gerekli enzimleri içermemektedir. Bu yüzden proteinleri karbon kaynağı olarak kullanamazlar. Glikoproteinler ise, protein ve glikan ikilisinden oluşmaktadır. Glikoproteinler üzerinde gözlemlenen gelişimin karbon kaynağı bu yüzden glikanlar olacaktır. Glikanların glikoproteinlerden ayrılıp hücre içine alınabilmesi için ise bakterilerin önce glikosidazlar ile bu glikanları kesmeleri gerekmektedir. Bu bağlamda yapılan çalışmalar Bacteroides fragilis ve Bifidobakteri infantis N-glikan içeren laktoferrin, O-glikan içeren müsin ve hem N-glikan hem de O-glikan içeren fetuin glikoproteinleri üzerindeki gelişimleri gözlemlenmiştir. Bacteroides fragilis'in glikoproteinler üzerinde gösterdiği yüksek gelişimin ise genomlarında O- ve N- glikanları kesebilecek enzimlerinin olduğunu hakkında çok büyük ipucu vermektedir.

Glycosylation is a type of post-translational modification observed in cells. Glycans may exist in the form of free oligosaccharides or linked oligosaccharides(glycoconjugates). N-linked glycans are linked to the carboxamide group in the asparagine side chain of the Asn-X-Ser / Thr sequence found in the polypeptides by means of N-acetylglucosamine. O-linked glycans are bound to the OH group of serine or threonine in the polypeptides by a glycosidic bond. The contribution of glycan species to the biological functions of glycoproteins is not yet understood. The main reason for this is that the glycosidases used currently are unable to release glycans at sufficient levels. The enzymes used in the field of glycobiology are two types N-glycosidases and O-glycosidases. Currently commercially produced O-glycosidases show activity on only 2 groups of O-glycans. A strategy has been developed to investigate whether Bacteroides possess potential glycosidases. The basis of this approach; bacteria do not contain the necessary enzymes to digest proteins. The carbon source of development observed on glycoproteins will, therefore, be glycans. In order for the glycans to be release from the glycoproteins and taken into the cell, bacteria must first release them with glycosidases. Studies in this context have observed the growth of B.fragilis and B.infantis on lactoferrin containing N-glycan, mucin containing O-glycan and fetuin glycoproteins containing both N-glycan and O-glycan. The high growth of Bacteroides fragilis on glycoproteins gives us a hint of the fact that there are enzymes in the genome that can interrupt O- and N- glycans.