日本国立研究开发法人理化学研究所开拓研究所铃木糖链代谢生化学研究室的本田晃伸基础科学特别研究员、铃木匡主任研究员等人组成的联合研究团队，发现了一种在脊椎动物中仅鱼类特有的酶的相关基因（责任基因），这种酶能在酸性条件下从糖蛋白上解离N-连接糖链（PNGase），研究团队将其命名为ngly2。
研究证实，ngly2基因在脊椎动物中仅存在于鱼类，还广泛存在于章鱼、海胆、珊瑚等多种水生生物非脊椎动物中。此外，缺失ngly2基因的斑马鱼受精卵中含有的游离N-型糖链（FNG）会消失，且受精卵尺寸会变小。该研究阐明了鱼类特有的卵巢特异性糖链代谢机制，有望从糖链生物学视角为理解鱼类生理学及发育机制提供助力。相关成果已发表于《The Journal of Biological Chemistry》的在线版上。
图1 缺失ngly2基因（KO）的斑马鱼表现型（供图：理化学研究所）
1991年，研究人员首次在青鳉的卵和胚胎中检测到了动物来源PNGase的去糖基化活性。此后进一步研究发现，青鳉体内存在两种适合不同pH环境的PNGase（分别在酸性条件和中性条件下发挥作用）。其中，铃木主任研究员已鉴定出中性PNGase的责任基因（出芽酵母PNG1、哺乳动物NGLY1）。此前已有研究报道，NGLY1基因缺失会引发隐性遗传病，因此全球范围内正积极推进开发该疾病分子的机制解析及治疗方法的相关研究。
酸性PNGase因在鱼类以外的脊椎动物中均未确认到去糖基化活性，因此，尽管自首次报道其活性以来已过去30余年，酸性PNGase的责任基因此前一直未能被确定。
研究团队首先确认斑马鱼基因组中存在一种与非动物来源PNGase中具有去糖基化活性的PNGaseF拥有相同结构域的蛋白质，并证实该蛋白质为酸性PNGase。由于这是第二种被鉴定的动物来源PNGase，因此其蛋白质基因被命名为ngly2。
对ngly2基因的系统学分布调查显示，该基因在脊椎动物中仅存在于鱼类，而在非脊椎动物中，章鱼、海胆、珊瑚等多种水生生物也携带该基因。
通过冷冻电子显微镜进行的结构解析发现，Ngly2蛋白质（酶）除了参与活性的PNGase结构域外，还拥有蛋白酶相关结构域和硫氧还蛋白样结构域，这些结构域发挥二聚体形成面的作用。此外，将其活性位点与PNGaseF对比后发现，尽管Ngly2蛋白质与PNGaseF的最适pH不同，但两者均含有对糖链解离至关重要的相同氨基酸残基（天冬氨酸和谷氨酸）。
为阐明Ngly2蛋白质的生理功能，研究团队利用CRISPR/Cas9制备了ngly2基因缺失（KO）的斑马鱼，在经解析的KO斑马鱼中，未观察到显著的表型异常，但与野生型相比，其受精卵尺寸更小。同时，对已知在受精卵中大量存在的游离N-型糖链（FNG）进行分析后发现，KO斑马鱼中几乎检测不到FNG。由此推测，Ngly2蛋白质通过在卵巢或受精卵中解离糖链，促进蛋白质的加工（变化与修饰过程）。
本田基础科学特别研究员表示：“目前，鱼类的糖链研究相比于其他生物种类来说，尚未受到足够关注。此次我们有幸发现了新的糖链代谢途径，但其生理作用仍有待阐明。未来，我们将继续推进包括功能解析在内的相关研究，致力于广泛传播鱼类糖链研究的重要性。”
铃木主任研究员表示：“我毕生研究的是NGLY1研究，最初是受前辈濑古玲（现任职于AMED）发现青鳉PNGase活性的启发而开始的，未曾想竟能与人类疾病研究产生了关联起来。如今已经经过了30余年，终于成功鉴定出鱼类特异性酶（Ngly2）的基因，不禁感慨万千。未来，我们将深入细致地解析该酶功能的重要性。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：The Journal of Biochemical Chemistry
论文：Structural characterization of zebrafish Ngly2, an ovary-enriched acid PNGase required for egg free glycan production
DOI：10.1016/j.jbc.2025.110906
