Heparansulfat
mange forskellige celletyper producerer HS-kæder med mange forskellige primære strukturer. Derfor er der stor variation i den måde, hvorpå HS – kæder syntetiseres, hvilket producerer strukturel mangfoldighed omfattet af udtrykket “heparanom” – som definerer hele spektret af primære strukturer produceret af en bestemt celle, væv eller organisme. Imidlertid, afgørende for dannelsen af HS uanset primær sekvens er en række biosyntetiske stoffer. Disse stoffer består af flere glycosyltransferaser, sulfotransferaser og en epimerase. Disse samme stoffer syntetiserer også heparin.
i 1980 ‘ erne var Jeffrey Esko den første til at isolere og karakterisere dyrecellemutanter ændret i samlingen af heparansulfat. Mange af disse er nu blevet renset, molekylært klonet og deres ekspressionsmønstre undersøgt. Fra dette og tidlige arbejde på de grundlæggende stadier af HS / heparin biosyntese ved hjælp af et musemastocytomcellefrit system er der meget kendt om rækkefølgen af reaktioner og specificitet.
kæde initieringrediger
hs-syntese initieres med overførsel af ksylose fra UDP-ksylose ved hjælp af KSILOSYLTRANSFERASE til specifikke serinrester i proteinkernen. Udlæg af to galactose (Gal) rester af galactosyltransferases i og II (GalTI og GalTII) og glukuronsyre (GlcA) ved glucuronosyltransferase jeg (GlcATI) fuldender dannelsen af en tetrasaccharide primer O-knyttet til en serin af kerne-protein:
ßGlcUA-(1→3)-ßGal-(1→3)-ßGal-(1→4)-ßXyl-O-Ser.
Ksylose binding til kerneproteinet menes at forekomme i det endoplasmatiske retikulum (ER) med yderligere samling af bindingsområdet og resten af kæden, der forekommer i Golgi-apparatet.
stierne for HS/heparin eller chondroitinsulfat (CS) og dermatansulfat (DS) biosyntese afviger efter dannelsen af denne fælles tetrasaccharidforbindelsesstruktur. GlcNAcT-i eller GalNAcT-i, dirigerer syntese, enten til HS/heparin eller CS/DS, hhv.
Kædeforlængelseredit
efter fastgørelse af den første N-acetylglucosamin (GlcNAc) rest fortsættes forlængelsen af tetrasacchridbinderen ved trinvis tilsætning af GlcA-og GlcNAc-rester. Disse overføres fra deres respektive UDP-sukkernukleotider. Dette udføres af en eller flere relaterede gener, hvis gener er medlemmer af eksostoser (ekst) genfamilien af tumorundertrykkere.
mutationer ved EKST1-3 gen loci hos mennesker fører til manglende evne til celler til at producere HS og til udviklingen af sygdommen Multiple arvelige eksostoser (MHE). MHE er kendetegnet ved bruskdækkede tumorer, kendt som osteochondromer eller eksostoser, der primært udvikler sig på de berørte personers lange knogler fra den tidlige barndom til puberteten.
Kædemodifikationredit
som en HS-kædepolymeriserer gennemgår den en række modifikationsreaktioner udført af fire klasser af sulfotransferaser og en epimerase. Tilgængeligheden af sulfatdonorpap ‘ erne er afgørende for aktiviteten af sulfotransferaserne.
N-deacetylering/n-sulfateringredit
den første polymermodifikation er N-deacetylering/N-sulfatering af GlcNAc-rester i Glcn ‘ er. Dette er en forudsætning for alle efterfølgende modifikationsreaktioner og udføres af et eller flere medlemmer af en familie på fire GlcNAc N-deacetylase/n-sulfotransferase (NDSTs). I tidlige undersøgelser blev det vist, at modificerende polymerer kunne genkende og virke på enhver N-acetyleret Rest i den dannende polymer. Derfor bør modifikationen af GlcNAc-rester forekomme tilfældigt i hele kæden. I HS grupperes imidlertid n-sulfaterede rester hovedsageligt sammen og adskilles af regioner med N-acetylering, hvor GlcNAc forbliver umodificeret.
der er fire isoformer af NDST (NDST1–4). Både n-deacetylase-og n-sulfotransferaseaktiviteter er til stede i alle NDST-isoformer, men de adskiller sig markant i deres aktiviteter.
generering af GlcNH2Edit
på grund af N-deacetylase og N-sulfotransferase, der udføres af den samme N-sulfatering, er normalt tæt koblet til n-acetylering. GlcNH2-rester som følge af tilsyneladende frakobling af de to aktiviteter er fundet i heparin og nogle arter af HS.
Epimerisering og 2-o-sulfateringredit
Epimerisering katalyseres af et GlcA C5-epimerase eller heparosan-n-sulfat-glucuronat 5-epimerase (EC 5.1.3.17). Dette epimeriserer GlcA til iduronsyre (IdoA). Substratgenkendelse kræver, at GlcN-resten, der er knyttet til den ikke-reducerende side af et potentielt GlcA-mål, er n-sulfateret. Uronosyl-2-O-sulfotransferase (2ost) sulferer de resulterende IdoA-rester.
6-o-sulfateringredit
tre glucosaminyl 6-O-transferaser (6OSTs) er blevet identificeret, der resulterer i dannelsen af GlcNS(6s) ved siden af sulfateret eller ikke-sulfateret IdoA. GlcNAc (6S) findes også i modne HS-kæder.
3-o-sulfateringredit
i øjeblikket er syv glucosaminyl-3-o-sulfotransferaser (3osts, HS3STs) kendt for at eksistere hos pattedyr (otte i sebrafisk). 3ost-symbolerne skaber et antal mulige 3-o-sulfaterede disaccharider, herunder GlcA-GlcNS(3S-L 6S) (modificeret af HS3ST1 og HS3ST5), IdoA(2s) – GlcNH2(3S-L 6S) (modificeret af HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST5 og HS3ST6) og GlcA / IdoA (2S)-GlcNS (3S) (modificeret af HS3ST2 og HS3ST4). Som med alle andre HS-sulfotransferaser bruger 3osts 3′-phosphoadenosin-5′-phosphosulfat (PAPS) som sulfatdonor. På trods af at de er den største familie af HS-modifikationssymmer, producerer 3OSTs den sjældneste HS-modifikation, 3-o-sulfatering af specifikke glucosaminrester ved C3-OH-delen.
3osts er opdelt i to funktionelle underkategorier, dem, der genererer et antithrombin III-bindingssted (HS3ST1 og HS3ST5) og dem, der genererer et herpesvirus 1 glycoprotein D (HSV-1 gD) bindingssted (HS3ST2, HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST4, HS3ST5 og HS3ST6). Da 3OSTs er den største familie af HS-modifikationssymmer, og deres handlinger er hastighedsbegrænsende, substratspecifikke og producerer sjældne modifikationer, er det blevet antaget, at 3ost-modificeret HS spiller en vigtig regulerende rolle i biologiske processer. Det er blevet påvist, at 3-o-sulfatering kan forbedre bindingen af vnt til glypikanen og kan spille en rolle i reguleringen af vnt i kræft.