Abstract The biological function of terminal galactose on glycoprotein is an open field of research. Although progress had being made on enzymes that can remove the terminal galactose on glycoproteins, there is a lack of report on galactosidases that can work directly on living cells. In this study, a unique beta 1,4 galactosidase was isolated from Elizabethkingia meningoseptica ( Em ). It exhibited favorable stability at various temperatures (4-37℃) and pH (5-8) levels and can remove β-1, 4 linked galactoses directly from glycoproteins. Using Alanine scanning, we found that two acidic residues (Glu-468, and Glu-531) in the predicted active pocket are critical for galactosidase activity. In addition, we also demonstrated that it could cleave galactose residues present on living cell surface. As the enzyme has a potential application for living cell glycan editing, we named it glycan editing galactosidase I or geGalaseI. In summary, our findings lay the groundwork for prospective investigations by presenting a prompt and gentle approach for the removal of galactose moieties from cell surface.

Abstract Cancer cells employ various mechanisms to evade immune surveillance. Their surface features, including a protective “sugar coat” and immune checkpoints like PD-L1 (programmed death ligand 1), can impede immune cell recognition. Sialic acids, which carry negative charges, may hinder cell contact through electrostatic repulsion, while PD-L1 transmits immunosuppressive signals to T cells. Furthermore, cancer cells manipulate macrophages within the tumor microenvironment to facilitate immune escape. Prior research has demonstrated the effectiveness of separately blocking the PD-L1 and sialic acid pathways in eliciting anti-tumor effects. In this study, we investigated the relationship between PD-L1 expression and genes associated with sialic acid in clinical databases. Subsequently, we developed a novel nanobody enzyme fusion protein termed Nb16-Sia to simultaneously target both PD-L1 and sialic acid pathways. In vivo experiments confirmed the anti-tumor activity of Nb16-Sia and highlighted its dependence on macrophages. Further investigations revealed that Nb16-Sia could polarize macrophages towards the M1 phenotype through the C-type lectin pathway in vitro and eliminate tumor-associated macrophages in vivo. In conclusion, our findings demonstrate that the fusion of PD-L1 nanobody with sialidase effectively targets tumor-associated macrophages, resulting in significant anti-tumor effects. This approach holds promise for drug development aimed at enhancing immune responses against cancer.

Abstract In humans, N-glycanase 1 (NGLY1; Peptide: N-glycanase, PNGase) is responsible for the deglycosylation of misfolded glycoproteins. Pathogenic mutations in NGLY1 cause a clinical condition known as congenital disorder of deglycosylation (NGLY1-CDDG), a rare autosomal recessive disease first reported in 2012. Although NGLY1-CDDG was diagnosed through whole-exome or whole-genome sequencing and by evaluating the expression levels of NGLY1, the clinical relevance of a detected mutation in NGLY1 needs to be further confirmed. In this study, an in vitro enzymatic assay system was established to evaluate the thermal stability and substrate specificity of NGLY1, as well as the optimum reaction conditions for its activity. A panel of all mutations at the amino acid site R328 in NGLY1 was subjected to this assay. The results revealed that R328A, R328D, R328E, R328F, R328G, R328I, R328P, R328V, R328W, and R328Y were dysfunctional mutations (10/19); NGLY1 mutations with R328H and R328T exhibited similar activity as wild-type NGLY1 (2/19); and NGLY1 mutations with R328C, R328K, R328L, R328M, R328N, R328Q, and R328S showed decreased activity (7/19) compared to wild-type NGLY1. In addition, the effect of potential regulatory compounds, including N-acetyl-L-cysteine and dithiothreitol, on NGLY1 was examined. This in vitro assay may serve as a standard protocol to facilitate rapid diagnosis of all mutations on NGLY1 and a practical screening method for drugs and compounds with potential therapeutic value for NGLY1-CDDG patients.