Beta-Galaktosidase-1

Beta-Galaktosidase-1 wird durch das GLB1-Gen auf Chromosom 3 (Genlokus 3p21.3) kodiert. Beta-Galaktosidase-1 befindet sich in Lysosomen. Hier hilft das Enzym beim Abbau bestimmter Moleküle, einschließlich der Substanzen GM1-Gangliosid und Keratansulfat. GM1-Gangliosid ist wichtig für die Funktion von Nervenzellen im Gehirn. Keratansulfat findet sich u.a. im Knorpel und in der Kornea.

Als Splicevariante des Gens kann ein Elastin-bindendes Protein exprimiert werden, das zusammen mit den Proteinen Cathepsin A und Neuraminidase 1 einen Elastinrezeptor bildet. Dieser Rezeptorkomplex spielt eine Rolle bei der Bildung elastischer Fasern.

Bislang (2020) wurden über 80 Mutationen im GLB1-Gen identifiziert, die eine GM1-Gangliosidose bedingen können. Die Mutationen beeinflussen häufig sowohl die Expression der Beta-Galaktosidase-1 als auch die des Elastin-bindenden Proteins.

Der funktionelle β-Galactosidase-1-Mangel führt zu einer Akkumulation von GM1-Gangliosid und Keratansulfat in vielen Geweben bzw. Organen. Im Gehirn kommt es beispielsweise zur Apoptose von Nervenzellen. Die pathophysiologische Rolle des Elastin-bindenden Proteins bei der GM1-Gangliosidose ist noch unklar, jedoch trägt es vermutlich zur Entstehung einer Kardiomyopathie) bei.

Derzeit (2020) sind über 10 Mutationen des GLB1-Gens identifiziert, die zu einer Mukopolysaccharidose Typ IV (MPS IV) führen können. Diese Mutationen stören den Abbau von Keratansulfat durch die β-Galactosidase-1. Der Abbau von GM1-Gangliosid wird jedoch nicht beeinflusst.

Das Fehlen der β-Galactosidase-1-Aktivität führt zur Akkumulation von Keratansulfat in den Lysosomen. Da Keratansulfat hauptsächlich im Knorpel und in der Hornhaut vorkommt, sind Skelettanomalien und eine Hornhauttrübung die Folge.

• Brunetti-Pierri N, Scaglia F GM1 gangliosidosis: review of clinical, molecular, and therapeutic aspects, Mol Genet Metab. 2008 Aug;94(4):391-6, abgerufen am 21.01.2020
• Duca L et al. The elastin receptor complex transduces signals through the catalytic activity of its Neu-1 subunit, J Biol Chem. 2007 Apr 27;282(17):12484-91. Epub 2007 Feb 27, abgerufen am 21.01.2020
• OMIM Gendatenbank, abgerufen am 21.01.2020
• Hofer D et al. GM1 gangliosidosis and Morquio B disease: expression analysis of missense mutations affecting the catalytic site of acid beta-galactosidase, Hum Mutat. 2009 Aug;30(8):1214-21, abgerufen am 21.01.2020
• Hofer D et al. Phenotype determining alleles in GM1 gangliosidosis patients bearing novel GLB1 mutations, Clin Genet. 2010 Sep;78(3):236-46, abgerufen am 21.01.2020
• Santamaria R et al. Expression and characterization of 14 GLB1 mutant alleles found in GM1-gangliosidosis and Morquio B patients, J Lipid Res. 2007 Oct;48(10):2275-82. Epub 2007 Jul 30, abgerufen am 21.01.2020
• Santamaria R et al. Twenty-one novel mutations in the GLB1 gene identified in a large group of GM1-gangliosidosis and Morquio B patients: possible common origin for the prevalent p.R59H mutation among gypsies, Hum Mutat. 2006 Oct;27(10):1060, abgerufen am 21.01.2020