Structural basis of glycogen branching enzyme deficiency and pharmacologic rescue by rational peptide design
Notice bibliographique
Résumé
Glycogen branching enzyme 1 (GBE1) plays an essential role in glycogen biosynthesis by generating α-1,6-glucosidic branches from α-1,4-linked glucose chains, to increase solubility of the glycogen polymer. Mutations in the GBE1 gene lead to the heterogeneous early-onset glycogen storage disorder type IV (GSDIV) or the late-onset adult polyglucosan body disease (APBD). To better understand this essential enzyme, we crystallized human GBE1 in the apo form, and in complex with a tetra- or hepta-saccharide. The GBE1 structure reveals a conserved amylase core that houses the active centre for the branching reaction and harbours almost all GSDIV and APBD mutations. A non-catalytic binding cleft, proximal to the site of the common APBD mutation p.Y329S, was found to bind the tetra- and hepta-saccharides and may represent a higher-affinity site employed to anchor the complex glycogen substrate for the branching reaction. Expression of recombinant GBE1-p.Y329S resulted in drastically reduced protein yield and solubility compared with wild type, suggesting this disease allele causes protein misfolding and may be amenable to small molecule stabilization. To explore this, we generated a structural model of GBE1-p.Y329S and designed peptides ab initio to stabilize the mutation. As proof-of-principle, we evaluated treatment of one tetra-peptide, Leu-Thr-Lys-Glu, in APBD patient cells. We demonstrate intracellular transport of this peptide, its binding and stabilization of GBE1-p.Y329S, and 2-fold increased mutant enzymatic activity compared with untreated patient cells. Together, our data provide the rationale and starting point for the screening of small molecule chaperones, which could become novel therapies for this disease.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».