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.

Elastin-bindendes Protein

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.

GM1-Gangliosidose

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.

Mucopolysaccharidose Typ IV

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.

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