OMIM Eintrag – * 601509 – GAMMA-GLUTAMYL HYDROLASE; GGH

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Gamma-Glutamylhydrolase (EC 3.4.19.9) katalysiert die Hydrolyse von Folylpoly-Gamma-Glutamaten und Antifolylpoly-Gamma-Glutamaten durch die Entfernung von Gamma-verknüpften Polyglutamaten und Glutamat.

Yao et al. (1996) klonierten und charakterisierten eine cDNA für menschliche GGH. Die cDNA kodiert ein 318-Aminosäuren-Protein mit einer abgeleiteten Aminosäuresequenz, die zu 67 % mit der des Rattenenzyms identisch ist. Die N-terminalen 24 Reste sind wahrscheinlich eine Leader-Sequenz, die die Translokation von GGH in das endoplasmatische Retikulum zur Sekretion vermittelt. GGH enthält außerdem 4 potenzielle N-Glykosylierungsstellen. Bei der Western-Blot-Analyse wurde GGH mit einer scheinbaren Molekularmasse von etwa 35 kD nachgewiesen.

Rhee et al. (1995) stellten fest, dass die menschliche GGH im Gegensatz zum Rattenenzym eine höhere Aktivität gegenüber dem Pentaglutamat-Derivat von Methotrexat und eine geringe Aktivität gegenüber dem Diglutamat-Derivat aufweist. Mehr als 60 % der gesamten GGH-Aktivität wurde in das Medium der 5 untersuchten Tumorzelllinien sezerniert.

Yao et al. (1996) charakterisierten die Hydrolyse von Methotrexat-Pentaglutamat durch GGH. GGH fungierte in erster Linie als Exopeptidase, die zunächst Methotrexat-Tetraglutamat, dann das Triglutamat und schließlich das Diglutamat und Methotrexat produzierte. Dagegen zeigte Ratten-Ggh ausschließlich Endopeptidase-Aktivität und spaltete die innerste Gamma-Glutamyl-Bindung, was zu Methotrexat-Monoglutamat als einzigem pteroylhaltigen Produkt führte.

Cheng et al. (2005) nutzten Polymorphismen in den Genen, die für Thiopurin-S-Methyltransferase (TPMT; 187680), GGH und den reduzierten Folatträger (SLC19A1; 600424) kodieren, um die Art des Chromosomenerwerbs und seinen Einfluss auf die Genotyp-Phänotyp-Konkordanz in Krebszellen zu bewerten. Die TPMT- und GGH-Aktivitäten in somatischen Zellen stimmten mit den Keimbahngenotypen überein, während die Aktivitäten in Leukämiezellen von der Chromosomenzahl und davon abhingen, ob die erworbenen Chromosomen ein Wildtyp- oder Varianten-Allel enthielten. Leukämiezellen, die ein zusätzliches Chromosom mit einem Wildtyp-TPMT- oder GGH-Allel erworben hatten, wiesen eine deutlich geringere Akkumulation von Thioguanin-Nukleotiden bzw. Methotrexat-Polyglutamaten auf. Unter diesen Genen gab es eine beträchtliche Anzahl von erworbenen Chromosomen mit Wildtyp- und Variantenallelen. Daher kann Chromosomengewinn die Übereinstimmung von Keimbahngenotyp und Krebszellphänotyp verändern, was darauf hindeutet, dass eine allelspezifische quantitative Genotypisierung erforderlich sein könnte, um die Pharmakogenomik von Krebs eindeutig zu definieren.

Yin et al. (1999) stellten fest, dass das GGH-Gen 9 Exons enthält und sich über 24 kb erstreckt. Die Sequenz stromaufwärts von Exon 1 besteht aus einer promotorähnlichen GC-reichen Region und einer Reihe von mutmaßlich cis-aktiven Elementen, einschließlich Sp1 (189906), AP1 (165160) und MZF1 (194550) Stellen; es gibt keine TATA-Sequenz.

Yin et al. (1999) stellten fest, dass das GGH-Gen auf Chromosom 8q12.23-q13.1 kartiert.

Gamma-Glutamyl-Hydrolase katalysiert den Abbau der aktiven Polyglutamate der natürlichen Folate und des Antifolats Methotrexat (MTX). Cheng et al. (2006) fanden heraus, dass die GGH-Aktivität in direktem Zusammenhang mit der GGH-mRNA-Expression in Zellen der akuten lymphatischen Leukämie (ALL) bei Patienten mit einem Wildtyp-GGH-Genotyp steht. Sie identifizierten zwei CpG-Inseln in der Region, die sich vom GGH-Promotor durch das erste Exon und in das Intron 1 erstreckt, und zeigten, dass die Methylierung beider CpG-Inseln im GGH-Promotor (die in Leukämiezellen von etwa 15 % der Patienten mit nicht-hyperdiploider ALL der B-Linie festgestellt wurde) mit einer signifikant reduzierten GGH-mRNA-Expression und katalytischen Aktivität sowie mit einer signifikant höheren Anhäufung von MTX-Polyglutamaten in ALL-Zellen verbunden ist. Darüber hinaus war die Methylierung einer CpG-Insel leukämiezellspezifisch und hatte eine ausgeprägte Auswirkung auf die GGH-Expression, während die Methylierung der zweiten CpG-Insel sowohl in Leukämiezellen als auch in normalen Leukozyten vorkam, die GGH-Expression aber nicht signifikant veränderte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die GGH-Aktivität in menschlichen Leukämiezellen durch epigenetische Veränderungen reguliert wird, zusätzlich zu den bereits bekannten genetischen Polymorphismen und karyotypischen Anomalien, die zusammen die interindividuellen Unterschiede in der GGH-Aktivität bestimmen und die Akkumulation von MTX-Polyglutamaten in Leukämiezellen beeinflussen.