Heparaanisulfaatti
monet eri solutyypit tuottavat HS-ketjuja, joilla on monia erilaisia alkeisrakenteita. Siksi HS-ketjujen synteesitavassa on paljon vaihtelua, mikä tuottaa rakenteellista monimuotoisuutta, jota tarkoitetaan termillä ”heparanomi” – joka määrittelee tietyn solun, kudoksen tai organismin tuottamien primaarirakenteiden täyden valikoiman. Olennaista HS: n muodostumiselle primaarisekvenssistä riippumatta on kuitenkin joukko biosynteettisiä entsyymejä. Nämä entsyymit koostuvat useista glykosyylitransferaaseista, sulfotransferaaseista ja epimeraasista. Nämä samat entsyymit syntetisoivat myös hepariinia.
Jeffrey Esko oli 1980-luvulla ensimmäinen, joka eristi ja luonnehti heparaanisulfaatin kokoonpanossa muuttuneita eläinsolumutantteja. Monet näistä entsyymeistä on nyt puhdistettu, molekulaarisesti kloonattu ja niiden ilmentymistapoja tutkittu. Tästä ja varhaisesta työstä HS / hepariinin biosynteesin perusvaiheista hiiren mastocytoma-soluvapaalla järjestelmällä tiedetään paljon entsyymireaktioiden järjestyksestä ja spesifisyydestä.
ketjun aloitusmediitti
HS-synteesi käynnistyy, kun ksyloosi siirtyy UDP-ksyloosista ksylosyylitransferaasin (XT) avulla tiettyihin seriinijäämiin proteiiniytimessä. Kahden galaktoosi-(Gal) jäämän kiinnittyminen galaktosyylitransferaasiin I ja II (GalTI ja GalTII) ja glukuronihappoon (GlcA) glukuronitransferaasi I (GlcATI) viimeistelee tetrasakkaridialkio o: n, joka liittyy ydinproteiinin seriiniin:
ßGlcUA-(1→3)-ßGal-(1→3)-ßGal-(1→4)-ßXyl-O-ser.
ksyloosin kiinnittymisen ydinproteiiniin arvellaan tapahtuvan endoplasmisessa retikulumissa (ER) siten, että sidosalue kootaan edelleen ja ketjun loppuosa tapahtuu Golgin laitteessa.
HS/hepariini-tai kondroitiinisulfaatin (CS) ja dermataanisulfaatin (DS) biosynteesin reitit eroavat toisistaan tämän yhteisen tetrasakkaridirakenteen muodostumisen jälkeen. Seuraava vaikuttava entsyymi GlcNAcT-I tai GalNAcT-I ohjaa synteesin joko HS / hepariiniin tai CS/DS: ään.
ketjun venymäedit
ensimmäisen n-asetyyliglukosamiinin (GlcNAc) jäämän kiinnittämisen jälkeen tetrasakkridilinkkerin venymää jatketaan lisäämällä asteittain GlcA-ja GlcNAc-jäämiä. Nämä siirtyvät omista UDP-sokerinukleotideistaan. Tämä tapahtuu yhdellä tai useammalla samankaltaisella entsyymillä, joiden geenit kuuluvat kasvainsalpaajien eksostoosien (EXT) geeniperheeseen.
ihmisen EXT1 – 3-geenin loci-mutaatiot johtavat siihen, että solut eivät pysty tuottamaan HS: tä ja taudille kehittyy useita perinnöllisiä Eksostooseja (MHE). MHE: lle on ominaista rustokattoiset kasvaimet, joita kutsutaan osteochondroomiksi tai eksostooseiksi, jotka kehittyvät pääasiassa kärsivien yksilöiden pitkissä luissa varhaislapsuudesta murrosikään asti.
Chain modificationEdit
koska HS-ketju polymerisoituu, se käy läpi sarjan muunnosreaktioita, joita suorittavat neljä luokkaa sulfotransferaaseja ja epimeraasi. Sulfaatin luovuttajan PAPS: n saatavuus on ratkaisevaa sulfotransferaasien toiminnalle.
N-deasetylaatio/N-sulfationEdit
ensimmäinen polymeerimodifiointi on GlcNAc-jäämien n-deasetylaatio/N-sulfaatio glcns: ksi. Tämä on edellytys kaikille myöhemmille muunnosreaktioille, ja sen suorittaa yksi tai useampi neljän GlcNAc-N-deasetylaasi/n-sulfotransferaasientsyymin (NDSTs) perheen jäsen. Varhaisissa tutkimuksissa osoitettiin, että muokkaavat entsyymit voivat tunnistaa ja toimia minkä tahansa n-asetyloidun jäämän muodostavassa polymeerissä. Siksi GlcNAc-jäämien muuttumisen pitäisi tapahtua satunnaisesti koko ketjussa. HS: ssä N-sulfatoidut jäämät kuitenkin ryhmitellään pääasiassa yhteen ja erotetaan toisistaan N-asetylaation alueilla, joissa GlcNAc jää muokkaamattomaksi.
NDST: n isoformeja on neljä (NDST1–4). Sekä N-deasetylaasi-että n-sulfotransferaasiaktiivisuutta esiintyy kaikissa NDST-isoformeissa, mutta niiden entsymaattinen aktiivisuus vaihtelee merkittävästi.
Glcnh2editin muodostuminen
johtuu siitä, että N-deasetylaasi ja n-sulfotransferaasi ovat saman entsyymin N-sulfataation aikaansaamia, ja N-asetylaatio on yleensä tiukasti sidoksissa N-asetylaatioon. GlcNH2-jäämiä, jotka johtuvat näiden kahden toiminnan ilmeisestä irtoamisesta, on löydetty hepariinista ja eräistä HS-lajeista.
Epimerisaatio ja 2-O-sulfationEdit
Epimerisaatiota katalysoi yksi entsyymi, GlcA C5-epimeraasi tai heparosan-n-sulfaatti-glukuronaatti-5-epimeraasi (EC 5.1.3.17). Tämä entsyymi epimerisoi GlcA: n iduronihapoksi (IdoA). Substraatin tunnistaminen edellyttää, että mahdollisen GlcA-tavoitteen ei-pelkistävään puoleen liittyvä GlcN-jäämä on N-sulfatoitu. Uronosyyli-2-o-sulfotransferaasi (2OST) sulfatoi syntyviä IdoA-jäämiä.
6-o-sulfationEdit
on tunnistettu kolme glukosaminyyli-6-O-transferaasia (6OSTs), jotka johtavat GlcNS: n(6S) muodostumiseen sulfoidun tai sulfoimattoman Idoan viereen. Glcnac (6S) löytyy myös kypsistä HS-ketjuista.
3-O-sulfationEdit
tällä hetkellä nisäkkäillä tiedetään esiintyvän seitsemän glukosaminyyli-3-o-sulfotransferaasia (3osts, HS3STs) (seeprakaloilla kahdeksan). 3ost-entsyymit tuottavat useita mahdollisia 3-o-sulfatoituja disakkarideja, kuten GlcA-GlcNS(3S±6S) (modifioitu HS3ST1: llä ja HS3ST5: llä), IdoA(2s) – GlcNH2(3S±6S)(modifioitu HS3ST3A1: llä, HS3ST3B1: llä, HS3ST5: llä ja HS3ST6: lla) ja GlcA/IdoA(2s) – GlcNS(3S) (modifioitu HS3ST2: lla ja HS3ST4: llä). Kuten kaikki muutkin HS-sulfotransferaasit, 3ostit käyttävät sulfaatin luovuttajana 3′-fosfoadenosiini-5 ’ – fosfosulfaattia (PAPS). Vaikka 3OSTS on suurin HS-modifikaatioentsyymien perhe, se tuottaa harvinaisimman HS-modifikaation, erityisten glukosamiinijäämien 3-o-sulfaation C3-OH-osassa.
3osts jaetaan kahteen funktionaaliseen alaluokkaan, jotka tuottavat antitrombiini III: n sitoutumiskohdan (HS3ST1 ja HS3ST5) ja herpes simplex-viruksen 1 glykoproteiini D: n (HSV-1 Gd) sitoutumiskohdan (HS3ST2, HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST4, HS3ST5 ja HS3ST6). Koska 3OSTS on HS: n modifikaatioentsyymien suurin perhe ja niiden toimet ovat nopeusrajoittavia, substraattispesifisiä ja tuottavat harvinaisia muutoksia, on oletettu, että 3OST modified HS: llä on tärkeä sääntelyrooli biologisissa prosesseissa. On osoitettu, että 3-o-sulfaatio voi parantaa Wnt: n sitoutumista glypikaaniin ja sillä voi olla rooli WNT: n säätelyssä syövässä.