日本國立研究開發法人理化學研究所開拓研究所鈴木糖鏈代謝生化學研究室的本田晃伸基礎科學特別研究員、鈴木匡主任研究員等人組成的聯合研究團隊，發現了一種在脊椎動物中僅魚類特有的酶的相關基因（責任基因），這種酶能在酸性條件下從醣蛋白上解離N-連接糖鏈（PNGase），研究團隊將其命名為ngly2。
研究證實，ngly2基因在脊椎動物中僅存在於魚類，還廣泛存在於章魚、海膽、珊瑚等多種水生生物非脊椎動物中。此外，缺失ngly2基因的斑馬魚受精卵中含有的遊離N-型糖鏈（FNG）會消失，且受精卵尺寸會變小。該研究闡明瞭魚類特有的卵巢特異性糖鏈代謝機制，有望從糖鏈生物學視角為理解魚類生理學及發育機制提供助力。相關成果已發表於《The Journal of Biological Chemistry》的線上版上。
圖1 缺失ngly2基因（KO）的斑馬魚表現型（供圖：理化學研究所）
1991年，研究人員首次在青鱂的卵和胚胎中檢測到了動物來源PNGase的去糖基化活性。此後進一步研究發現，青鱂體内存在兩種適合不同pH環境的PNGase（分別在酸性條件和中性條件下發揮作用）。其中，鈴木主任研究員已鑑定出中性PNGase的責任基因（出芽酵母PNG1、哺乳動物NGLY1）。此前已有研究報導，NGLY1基因缺失會引發隱性遺傳病，因此全球範圍內正積極推進開發該疾病分子的機制解析及治療方法的相關研究。
酸性PNGase因在魚類以外的脊椎動物中均未確認到去糖基化活性，因此，儘管自首次報導其活性以來已過去30餘年，酸性PNGase的責任基因此前一直未能被確定。
研究團隊首先確認斑馬魚基因組中存在一種與非動物來源PNGase中具有去糖基化活性的PNGaseF擁有相同結構域的蛋白質，並證實該蛋白質為酸性PNGase。由於這是第二種被鑑定的動物來源PNGase，因此其蛋白質基因被命名為ngly2。
對ngly2基因的系統學分佈調查顯示，該基因在脊椎動物中僅存在於魚類，而在非脊椎動物中，章魚、海膽、珊瑚等多種水生生物也攜帶該基因。
通過冷凍電子顯微鏡進行的結構解析發現，Ngly2蛋白質（酶）除了參與活性的PNGase結構域外，還擁有蛋白酶相關結構域和硫氧還蛋白樣結構域，這些結構域發揮二聚體形成面的作用。此外，將其活性位與PNGaseF對比後發現，儘管Ngly2蛋白質與PNGaseF的最適pH不同，但兩者均含有對糖鏈解離至關重要的相同氨基酸殘基（天冬氨酸和麩胺酸）。
為闡明Ngly2蛋白質的生理功能，研究團隊利用CRISPR/Cas9製備了ngly2基因缺失（KO）的斑馬魚，在經解析的KO斑馬魚中，未觀察到顯著的表型異常，但與野生型相比，其受精卵尺寸更小。同時，對已知在受精卵中大量存在的遊離N-型糖鏈（FNG）進行分析後發現，KO斑馬魚中幾乎檢測不到FNG。由此推測，Ngly2蛋白質通過在卵巢或受精卵中解離糖鏈，促進蛋白質的加工（變化與修飾過程）。
本田基礎科學特別研究員表示：「目前，魚類的糖鏈研究相比於其他生物種類來說，尚未受到足夠關注。此次我們有幸發現了新的糖鏈代謝途徑，但其生理作用仍有待闡明。未來，我們將繼續推進包括功能解析在內的相關研究，致力於廣泛傳播魚類糖鏈研究的重要性。」
鈴木主任研究員表示：「我畢生研究的是NGLY1研究，最初是受前輩瀨古玲（現任職於AMED）發現青鱂PNGase活性的啟發而開始的，未曾想竟能與人類疾病研究產生了關聯起來。如今已經經過了30餘年，終於成功鑑定出魚類特異性酶（Ngly2）的基因，不禁感慨萬千。未來，我們將深入細緻地解析該酶功能的重要性。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：The Journal of Biochemical Chemistry
論文：Structural characterization of zebrafish Ngly2, an ovary-enriched acid PNGase required for egg free glycan production
DOI：10.1016/j.jbc.2025.110906
