Glicosaminoglicanos variam muito em massa molecular, construção de dissacarídeos, e sulfatação. Isto porque a síntese de GAG não é conduzida por modelos como proteínas ou ácidos nucléicos, mas constantemente alterada pelo processamento de enzimas.
GAGs são classificados em quatro grupos baseados em estruturas dissacarídicas do núcleo. Sulfato de heparina/heparan (HSGAGs) e sulfato de condroitina/sulfato de dermatan (CSGAGs) são sintetizados no aparelho de Golgi, onde núcleos de proteínas feitos no retículo endoplasmático rugoso são modificados pós-tradução com glicosiltransferases ligadas a O por glicosiltransferases formando proteoglicanos. O sulfato de queratana pode modificar as proteínas do núcleo através da glicosilação ligada ao N ou da glicosilação ligada ao O do proteoglicano. A quarta classe de GAG, ácido hialurônico é sintetizada por síntases de membrana integral que secretam imediatamente a cadeia de dissacarídeos dinamicamente alongada.
HSGAG e CSGAGEdit
HSGAG e CSGAG proteoglicanos modificados começam com um motivo Ser-Gly/Ala-X-Gly consensual na proteína do núcleo. Construção de um linker tetrasacarídeo que consiste em -GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-O-(Ser)-, onde xilosiltransferase, β4-galactosil transferase (GalTI),β3-galactosil transferase (GalT-II), e β3-GlcA transferase (GlcAT-I) transferem os quatro monossacarídeos, inicia a síntese da proteína modificada GAG. A primeira modificação do linker tetrasacarídeo determina se os HSGAGs ou CSGAGs serão adicionados. A adição de um GlcNAc promove a adição de HSGAGs enquanto a adição de GalNAc ao ligador de tetrasacarídeos promove o desenvolvimento de CSGAGs. GlcNAcT-I transfere GlcNAc para o ligador tetrasaccárido, que é diferente da glicosiltransferase GlcNAcT-II, a enzima que é utilizada para construir HSGAGs. EXTL2 e EXTL3, dois genes da família dos supressores tumorais EXT, demonstraram ter atividade de GlcNAcT-I. Por outro lado, GalNAc é transferido para o ligador pela enzima GalNAcT para iniciar a síntese de CSGAGs, uma enzima que pode ou não ter atividade distinta comparada à atividade de GalNAc transferase da condroitina sintase.
Em relação aos HSGAGs, uma enzima multimérica codificada por EXT1 e EXT2 da família de genes EXT, transfere tanto GlcNAc quanto GlcA para o alongamento da cadeia de HSGAG. Enquanto elongado, o HSGAG é modificado dinamicamente, primeiro pela N-deacetilase, N-sulfotransferase (NDST1), que é uma enzima bifuncional que clivifica o grupo N-acetil do GlcNAc e posteriormente sulfata a posição N. Em seguida, C-5 uronil epimerase cobre d-GlcA a l-IdoA seguido por sulfação 2-O do açúcar ácido urônico por 2-O sulfotransferase (Sulfato de Heparan 2-O-sulfotransferase). Finalmente, as posições 6-O e 3-O das moities de GlcNAc são sulfatadas por 6-O (sulfato Heparan 6-O-sulfotransferase) e 3-O (3-OST) sulfotransferases.
Sulfato de condroitina e sulfato de dermatan, que compreendem os CSGAGs, diferenciam-se entre si pela presença de epímeros de GlcA e IdoA respectivamente. Similar à produção de HSGAGs, a C-5 epimerase de uronil converte d-GlcA em l-IdoA para sintetizar o sulfato de dermatan. Três eventos de sulfatação das cadeias de CSGAGs ocorrem: Sulfato 4-O e/ou 6-O de GalNAc e sulfato 2-O de ácido urônico. Quatro isoformas das sulfansferases 4-O de GalNAc (C4ST-1, C4ST-2, C4ST-3, e D4ST-1) e três isoformas das sulfansferases 6-O de GalNAc (C6ST, C6ST-2, e GalNAc4S-6ST) são responsáveis pela sulfatação de GalNAc.
Tipos de sulfato de queratano-Editar
SHGAGs e CSGAGs não semelhantes, a terceira classe de GAGs, aqueles pertencentes aos tipos de sulfato de queratano-sulfato, são conduzidos à biossíntese através de motivos de seqüência protéica particulares. Por exemplo, na córnea e cartilagem, o domínio do sulfato de queratano-agregado consiste de uma série de hexapeptídeos tandemamente repetidos com uma sequência consensual de E(E/L)PFPS. Adicionalmente, para três outros proteoglicanos queratan sulfatados, lumican, queratocan e mimecan (OGN), a seqüência de consenso NX(T/S), juntamente com a estrutura secundária da proteína, foi determinada para estar envolvida na extensão do oligossacarídeo ligado ao N com sulfato de queratan. O alongamento do sulfato de queratana começa nas extremidades não redutoras de três ligações de oligossacarídeos, que definem as três classes de sulfato de queratana. O sulfato de queratano-I (KSI) é ligado a N através de um oligossacarídeo precursor do tipo manose alto. O sulfato de queratan II (KSII) e o sulfato de queratan III (KSIII) são ligados por O, com ligações KSII idênticas às da estrutura do núcleo da mucina, e KSIII ligado a uma manose 2-O. O alongamento do polímero de sulfato de queratana ocorre através da adição de glicosiltransferase de Gal e GlcNAc. A adição de galactose ocorre principalmente através da enzima β-1,4-galactosiltransferase (β4Gal-T1), enquanto as enzimas responsáveis por β-3-Nacetylglucosamina não foram claramente identificadas. Finalmente, a sulfatação do polímero ocorre na posição de 6-posições de ambos os resíduos de açúcar. A enzima KS-Gal6ST (CHST1) transfere grupos de sulfato para galactose enquanto a N-acetilglucosaminil-6-sulfotransferase (GlcNAc6ST) (CHST2) transfere grupos de sulfato para GlcNAc terminal em sulfato de queratana.
Ácido hialurónicoEditar
A quarta classe de GAG, ácido hialurónico, não é sulfatado e é sintetizado por três proteínas transmembrana sintase HAS1, HAS2, e HAS3. HA, um polissacarídeo linear, é composto de unidades de dissacarídeos repetidos de →4)GlcAβ(1→3)GlcNAcβ(1→ e tem uma massa molecular muito elevada, variando de 105 a 107 Da. Cada enzima HAS é capaz de transglicosilação quando fornecida com UDP-GlcA e UDP-GlcNAc. A HAS2 é responsável por polímeros de ácido hialurônico muito grandes, enquanto os tamanhos menores de HA são sintetizados por HAS1 e HAS3. Enquanto cada isoforma de HAS catalisa a mesma reação biossintética, cada isoforma de HAS é ativa independentemente. Também foi demonstrado que as isoformas HAS têm valores de Km diferentes para UDP-GlcA e UDPGlcNAc. Acredita-se que através de diferenças na atividade e expressão enzimática, o amplo espectro de funções biológicas mediadas por HA pode ser regulado, como o seu envolvimento com a regulação das células-tronco neurais na zona subgranular do cérebro.