Sulfato de heparina
muitos tipos de células diferentes produzem cadeias HS com muitas estruturas primárias diferentes. Portanto, há uma grande variabilidade na forma HS cadeias são sintetizadas, produzindo a diversidade estrutural englobados pelo termo “heparanome” – que define toda a gama de estruturas primárias produzidas por uma determinada célula, tecido ou organismo. No entanto, essencial para a formação do HS independentemente da sequência primária é uma gama de enzimas biossintéticas. Estas enzimas consistem em múltiplas glicosiltransferases, sulfotransferases e uma epimerase. Estas mesmas enzimas também sintetizam heparina.Na década de 1980, Jeffrey Esko foi o primeiro a isolar e caracterizar mutantes de células animais alterados na montagem de sulfato de heparina. Muitas dessas enzimas foram agora purificadas, clonadas molecularmente e seus padrões de expressão estudados. A partir deste e dos primeiros trabalhos sobre os estágios fundamentais da biossíntese HS/heparina usando um sistema celular sem mastocitoma do rato, muito se sabe sobre a ordem de reações enzimáticas e especificidade.
iniciação em cadeia
a síntese do SH inicia com a transferência da xilose da UDP-xilose pela xilosiltransferase (XT) para resíduos específicos de serina no núcleo proteico. Anexo de dois galactose (Gal) resíduos por galactosyltransferases I e II (GalTI e GalTII) e ácido glucurônico (GlcA) por glucuronosyltransferase I (GlcATI) completa a formação de um tetrasaccharide primer O-ligados a uma serina do núcleo-proteínas:
ßGlcUA-(1→3)-ßGal-(1→3)-ßGal-(1→4)-ßXyl-O-Ser.Pensa-se que a ligação da xilose à proteína principal ocorre no retículo endoplasmático (ER), com uma maior montagem da região de ligação e o resto da cadeia a ocorrer no aparelho de Golgi.
as vias para a biossíntese HS / heparina ou sulfato de condroitina (CS) e sulfato de dermatano (DS) divergem após a formação desta estrutura comum de ligação de tetrasacáridos. A enzima seguinte a actuar, GlcNAcT-I ou GalNAcT-i, direcciona a síntese, quer para HS/heparina quer para CS/DS, respectivamente.
Cadeia de elongationEdit
Depois de anexo do primeiro N-acetylglucosamine (GlcNAc) resíduo, o alongamento do tetrasacchride vinculador é continuado pelo passo-a-passo, além de GlcA e GlcNAc resíduos. Estes são transferidos de seus respectivos nucleótidos UDP-açúcar. Isto é realizado por uma ou mais enzimas relacionadas cujos genes são membros da família de genes exostoses (EXT) dos supressores tumorais.
mutações no loci genético EXT1-3 em seres humanos levam a uma incapacidade das células para produzir HS e ao desenvolvimento da doença múltiplas Exostoses hereditárias (MHE). O MHE é caracterizado por tumores com capota de cartilagem, conhecidos como osteocondromas ou exostoses, que se desenvolvem principalmente nos ossos longos de indivíduos afetados desde a infância até a puberdade.
Chain modificationEdit
As an HS chain polymerises, it underges a series of modification reactions carried out by four classes of sulfotransferases and an epimerase. A disponibilidade dos Paps doadores de sulfato é crucial para a atividade das sulfotransferases.
N-desacetilação/n-sulfationEdit
a primeira modificação do polímero é a n-desacetilação/n-sulfação de resíduos GlcNAc em GlcNS. Este é um pré-requisito para todas as reações de modificação subsequentes, e é realizado por um ou mais membros de uma família de quatro enzimas N-desacetilase/n-sulfotransferase GlcNAc (NDSTs). In early studies, it was shown that modificing enzymes could recognize and act on any n-acetilated residue in the forming polymer. Por conseguinte, a alteração dos resíduos de GlcNAc deve ocorrer aleatoriamente ao longo da cadeia. No entanto, no Sh, os resíduos n-sulfatados são agrupados principalmente e separados por regiões de N-acetilação onde GlcNAc permanece não modificado.
existem quatro isoformas da NDST (NDST1–4). Tanto a n-deacetilase como a n-sulfotransferase estão presentes em todas as isoformas NDST, mas diferem significativamente nas suas actividades enzimáticas.
Geração de GlcNH2Edit
Devido à N-deacetilase e N-sulfotransferase realizadas pela mesma enzima N-sulfatação é normalmente acoplado a N-acetilação. Resíduos GlcNH2 resultantes do desengate aparente das duas actividades foram encontrados na heparina e em algumas espécies do SH.A Epimerização é catalisada por uma enzima, a GlcA C5 epimerase ou heparosano-n-sulfato-glucuronato 5-epimerase (EC 5.1.3.17). Esta enzima epimeriza a GlcA ao ácido idurónico (IdoA). O reconhecimento do substrato requer que o resíduo GlcN ligado ao lado não redutor de um potencial alvo GlcA seja n-sulfatado. Uronosil-2-o-sulfotransferase (2OST) sulfata os resíduos de IdoA resultantes.
6-O-sulfationEdit
Três glucosaminyl 6-S-transferases (6OSTs) foram identificados que resultam na formação de GlcNS(6S) adjacente a sulfatados ou não sulfatado IdoA. GlcNAc (6S) também é encontrado em cadeias HS Maduras.
3-o-sulfationEdit
actualmente, sabe-se que existem sete glucosaminil 3-o-sulfotransferases (3OSTs, HS3STs) em mamíferos (oito em peixe-zebra). O 3OST enzimas criar um número de possíveis 3-O-sulfatado dissacarídeos, incluindo GlcA-GlcNS(3S±6S) (modificada por HS3ST1 e HS3ST5), IdoA(2S)-GlcNH2(3S±6S)(modificada por HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST5 e HS3ST6) e GlcA/IdoA(2S)-GlcNS(3S) (modificada por HS3ST2 e HS3ST4). Como em todas as outras sulfotransferases HS, os 3OSTs usam 3′ – fosfoadenosina-5′ – fosfossulfato (PAPS) como um doador de sulfato. Apesar de ser a maior família de enzimas de modificação do SH, os 3OSTs produzem a mais rara modificação do SH, a 3-o-sulfação de resíduos específicos de glucosamina na fracção C3-OH.
O 3OSTs são divididos em duas subcategorias funcionais, aqueles que geram um antitrombina III sítio de ligação (HS3ST1 e HS3ST5) e os que geram um vírus herpes simplex 1 glicoproteína D (HSV-1 gD) local de ligação (HS3ST2, HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST4, HS3ST5 e HS3ST6). Como os 3OSTs são a maior família de enzimas de modificação do SH e suas ações são limitadoras de taxa, substrato específico e produzem raras modificações, foi colocada a hipótese de que o HS 3ost modificado desempenha um papel regulador importante nos processos biológicos. Tem sido demonstrado que a 3-o-sulfação pode melhorar a ligação do Wnt ao glípico e pode desempenhar um papel na regulação do Wnt no câncer.