Heparan sulfát
mnoho různých typů buněk produkuje řetězce HS s mnoha různými primárními strukturami. Proto, tam je velká variabilita v cestě HS řetězce jsou syntetizovány, produkující strukturální rozmanitosti zahrnuty termínem „heparanome“ -, které definuje celé spektrum primární struktury vytvořené určité buňky, tkáně nebo organismu. Zásadní pro tvorbu HS bez ohledu na primární sekvenci je však řada biosyntetických enzymů. Tyto enzymy se skládají z více glykosyltransferáz, sulfotransferáz a epimerázy. Tyto stejné enzymy také syntetizují heparin.
V roce 1980, Jeffrey Esko bylo nejprve izolovat a charakterizovat živočišné buňky mutantů změnil v sestavě heparan sulfát. Mnoho z těchto enzymů bylo nyní purifikováno, molekulárně klonováno a studovány jejich vzorce exprese. Z tohoto a začátkem práce na základních fázích HS/heparin biosyntézu pomocí myši mastocytomu mobil zdarma systém hodně je známý o pořadí enzymu, reakce a specifičnost.
Řetězce initiationEdit
syntéza HS začíná přenosem xylózy z UDP-xylózy xylosyltransferázou (XT) na specifické serinové zbytky uvnitř proteinového jádra. Připevnění dvou galaktóza (Gal) reziduí galactosyltransferases i a II (GalTI a GalTII) a kyselinu glukuronovou (GlcA) glucuronosyltransferase jsem (GlcATI) dokončí tvorbu tetrasaccharide primer O-vázané na serin jádra-bílkoviny:
ßGlcUA-(1→3)-ßGal-(1→3)-ßGal-(1→4)-ßXyl-O-Ser.
Xylózy přílohu k jádru proteinu je, že se vyskytují v membránách endoplazmatického retikula (ER) s další shromáždění propojení regionu a zbývající část řetězce vyskytující se v Golgiho aparátu.
cesty pro HS/heparin nebo chondroitin sulfát (CS) a dermatan sulfátu (DS) biosyntéza rozcházejí po vytvoření tohoto společného tetrasaccharide vazebné struktury. Další enzym, který působí, GlcNAcT-I nebo GalNAcT-I, řídí syntézu buď na HS / heparin nebo CS / DS.
Řetězce elongationEdit
Po připevnění první N-acetylglukosamin (GlcNAc) zbytky, prodloužení tetrasacchride linker je pokračující postupné přidávání GlcA a zbytky GlcNAc. Ty se přenášejí z příslušných nukleotidů UDP-cukru. To se provádí jedním nebo více příbuznými enzymy, jejichž geny jsou členy genové rodiny exostóz (EXT) supresorů nádorů.
mutace v lokusech genu EXT1-3 u lidí vedou k neschopnosti buněk produkovat HS a k rozvoji onemocnění mnohočetné dědičné exostózy (MHE). MHE je charakterizován chrupavky-limitován nádory, známý jako osteochondromas nebo exostoses, které se vyvíjejí především na dlouhých kostech postižených jedinců od raného dětství až do puberty.
řetězová modifikace
jako polymer HS řetězce prochází řadou modifikačních reakcí prováděných čtyřmi třídami sulfotransferáz a epimerázou. Dostupnost sulfátových dárcovských PAPS je rozhodující pro aktivitu sulfotransferáz.
N-deacetylace / n-sulfataceedit
první modifikací polymeru je n-deacetylace/N-sulfatace zbytků GlcNAc do Glcn. To je předpokladem pro všechny následné modifikační reakce a je prováděno jedním nebo více členy rodiny čtyř enzymů GlcNAc N-deacetylázy/N-sulfotransferázy (NDSTs). V časných studiích bylo prokázáno, že modifikující enzymy mohou rozpoznat a působit na jakýkoli n-acetylovaný zbytek ve formovacím polymeru. Modifikace zbytků GlcNAc by proto měla probíhat náhodně v celém řetězci. V HS jsou však n-sulfátové zbytky převážně seskupeny a odděleny oblastmi N-acetylace, kde GlcNAc zůstává nemodifikovaný.
existují čtyři izoformy NDST (NDST1-4). Aktivity N-deacetylázy i n-sulfotransferázy jsou přítomny ve všech NDST-izoformách, ale významně se liší ve svých enzymatických aktivitách.
Generace GlcNH2Edit
Vzhledem k N-deacetylase a N-sulfotransferase provádí stejný enzym N-sulfatace je obvykle pevně spojen s N-acetylace. V heparinu a některých druzích HS byly nalezeny zbytky GlcNH2 vzniklé zjevným odpojením těchto dvou aktivit.
Epimerisation a 2-O-sulfationEdit
Epimerisation katalyzuje jeden enzym, GlcA C5 epimerase nebo heparosan-N-sulfát-glukuronát 5-epimerase (ES 5.1.3.17). Tento enzym epimerizuje GlcA na kyselinu iduronovou (IdoA). Rozpoznávání substrátu vyžaduje, aby byl zbytek GlcN spojený s neredukující stranou potenciálního cíle GlcA N-sulfatován. Uronosyl-2-o-sulfotransferáza (2OST) sulfátuje výsledné zbytky IdoA.
6-O-sulfationEdit
Tři glucosaminyl 6-O-transferázy (6OSTs) byly identifikovány že mít za následek vznik GlcNS(6S) v blízkosti sulfatován nebo non-sulfatované IdoA. GlcNAc (6S) se také nachází ve zralých řetězcích HS.
3-O-sulfationEdit
v Současné době sedm glucosaminyl 3-O-sulfotransferázou (3OSTs, HS3STs) je známo, že existují u savců (osm v danio pruhované). Na 3OST enzymy vytvořit řadu možných 3-O-sulfatované disacharidy, včetně GlcA-GlcNS(3S±6S) (upraveno podle HS3ST1 a HS3ST5), IdoA(2S)-GlcNH2(3S±6S)(upraveno podle HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST5 a HS3ST6) a GlcA/IdoA(2S)-GlcNS(3S) (upraveno podle HS3ST2 a HS3ST4). Stejně jako u všech ostatních HS sulfotransferáz, 3ost používají 3 ‚- fosfoadenosin-5 ‚ – fosfosulfát (PAPS) jako donor sulfátu. Přesto, že je největší rodinou modifikačních enzymů HS, 3ost produkují nejvzácnější modifikaci HS, 3-o-sulfataci specifických zbytků glukosaminu v části C3-OH.
3OSTs jsou rozděleny do dvou funkčních podkategorií, ty, které vytvářejí antitrombinu III vazebné místo (HS3ST1 a HS3ST5), a ty, které generují herpes simplex virus 1 glykoprotein D (HSV-1 gD) vazebné místo (HS3ST2, HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST4, HS3ST5 a HS3ST6). Jako 3OSTs jsou největší rodina HS modifikace enzymů a jejich akce jsou limitujícím rychlost, substrát specifické a vytvářet vzácné změny, to bylo předpokládal, že 3OST modified HS hraje důležitou regulační roli v biologických procesech. Bylo prokázáno, že 3-o-sulface může zvýšit vazbu Wnt na glypican a může hrát roli při regulaci Wnt u rakoviny.