Characterization of recombinant human lysosomal beta-hexosaminidases produced in the methylotrophic yeast Pichia pastoris

Caracterización de beta-hexosaminidasas lisosomales humanas recombinantes producidas en la levadura metilotrófica Pichia pastoris

Las β-hexosaminidasas (Hex) son enzimas diméricas involucradas en la degradación lisosomal de glicolípidos y glicanos. Estas enzimas están formadas por las subunidades α- y/o β-codificadas por los genes HEXA and HEXB respectivamente. Las mutaciones de estos genes conducen a las enfermedades de Tay Sachs o Sandhoff, que son desórdenes neurodegenerativos causados por la acumulación de glicolípidos no degradados. Aunque las Hex derivadas de tejido han sido ampliamente caracterizadas, la información disponible sobre las β-hexosaminidasas recombinantes es limitada. En este estudio se produjeron Hex recombinantes lisosomales (rhHex-A, rhHex-B y rhHex-S) en la levadura metilotrófica Pichia pastorisGS115. Las actividades específicas más altas de las enzimas fueron 13.124, 12.779, 14.606 U .mg^-1 para rhHex-A, rhHex-B y rhHex-S, respectivamente. Estos resultados fueron 25 a 50 veces más altos que los obtenidos de leucocitos humanos normales. Las proteínas se purificaron y se caracterizaron a diferentes condiciones de pH y temperatura. Todas las proteínas fueron estables a pH ácido y a 4°C y 37°C. A 45°C la rhHex-S se inactivó completamente, mientras que rhHex-A y rhHex-B mostraron alta estabilidad. Este estudio demuestra el potencial de P. pastoris GS115 para la producción de enzimas lisosomales poliméricas y presenta la caracterización de distintas β-hexosaminidasas recombinantes producidas en un único hospedero.

INTRODUCCIÓN

Las enfermedades de Tay Sachs (TSD, OMIM #272800) y Sandhoff (SD, OMIM #268800) son trastornos de almacenamiento lisosómico (LSD) conocidos como Gangliosidosis GM2. Son trastornos autosómicos recesivos causados por mutaciones en los genes HEXA o HEXB, que codifican para las subunidades α o β, respectivamente, de las β-N-acetilhexosaminidasas lisosomales humanas (Hex, EC 3.2.1.52) A, B o S [1, 2]. La TSD y la SD son clínicamente indistinguibles, salvo que en la SD están afectados el sistema nervioso central (SNC) y los órganos viscerales, mientras que en la TSD sólo está afectado el SNC. Clínicamente, estos trastornos se caracterizan por apatía, hiperacusia, debilidad motora, hipotonía, escaso control de la cabeza, disminución de la atención, aparición habitual de una mancha macular de color rojo cereza en la retina, convulsiones y un deterioro mental progresivo seguido de ceguera, sordera y espasticidad, que conduce a un estado de rigidez descerebrada. Los pacientes suelen morir alrededor de los 3 años de edad [3].

En la actualidad, no se dispone de una terapia específica para la TSD y la SD. No obstante, algunas terapias experimentales incluyen la terapia de sustitución enzimática (TRE), el trasplante de médula ósea o de células progenitoras neurales, la terapia génica y la terapia de privación de sustrato [4].