Glicozaminoglicanii variază foarte mult în ceea ce privește masa moleculară, construcția dizaharidică și sulfatarea. Acest lucru se datorează faptului că sinteza GAG-urilor nu este dirijată de șablon, ca în cazul proteinelor sau al acizilor nucleici, ci este modificată în mod constant de enzimele de procesare.
GAG-urile sunt clasificate în patru grupe pe baza structurilor disacaridice de bază. Heparina/heparan sulfat (HSGAGs) și condroitin sulfat/dermatan sulfat (CSGAGs) sunt sintetizate în aparatul Golgi, unde nucleele proteice realizate în reticulul endoplasmatic dur sunt modificate post-translațional cu glicozilări legate de O de către glicoziltransferazele care formează proteoglicani. Keratanul sulfat poate modifica proteinele de nucleu prin glicozilarea legată de N sau prin glicozilarea legată de O a proteoglicanului. Cea de-a patra clasă de GAG, acidul hialuronic, este sintetizat de sintetazele membranare integrale care secretă imediat lanțul dizaharidic alungit dinamic.
HSGAG și CSGAGEdit
Proteoglicanii modificați cu HSGAG și CSGAG încep mai întâi cu un motiv consensual Ser-Gly/Ala-X-Gly în proteina de bază. Construcția unui linker tetrasacaridic care constă în -GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-O-(Ser)-, unde xilo-transferaza, β4-galactosil transferaza (GalTI),β3-galactosil transferaza (GalT-II) și β3-GlcA transferaza (GlcAT-I) transferă cele patru monosacaride, începe sinteza proteinei modificate cu GAG. Prima modificare a legăturii tetrasacaridice determină dacă vor fi adăugați HSGAG sau CSGAG. Adăugarea unui GlcNAc favorizează adăugarea de HSGAG-uri, în timp ce adăugarea de GalNAc la linkerul tetrasacaridic favorizează dezvoltarea de CSGAG-uri. GlcNAcT-I transferă GlcNAc la linkerul de tetrasacridă, care este diferită de glicoziltransferaza GlcNAcT-II, enzima care este utilizată pentru a construi HSGAG-uri. S-a demonstrat că EXTL2 și EXTL3, două gene din familia de supresoare tumorale EXT, au activitate GlcNAcT-I. În schimb, GalNAc este transferat la linker de către enzima GalNAcT pentru a iniția sinteza CSGAG-urilor, o enzimă care poate avea sau nu o activitate distinctă în comparație cu activitatea GalNAc transferazei GalNAc a condroitin-sintetazei.
În ceea ce privește HSGAG-urile, o enzimă multimerică codificată de EXT1 și EXT2 din familia de gene EXT, transferă atât GlcNAc cât și GlcA pentru alungirea lanțului HSGAG. În timp ce se alungește, HSGAG-ul este modificat dinamic, mai întâi de N-deacetilază, N-sulfotransferază (NDST1), care este o enzimă bifuncțională care scindează gruparea N-acetil din GlcNAc și ulterior sulfatează poziția N. În continuare, C-5 uronil epimeraza acoperă d-GlcA în l-IdoA, urmată de sulfatarea 2-O a zahărului acid uronic de către 2-O sulfotransferaza (Heparan sulfat 2-O-sulfotransferaza). În cele din urmă, pozițiile 6-O și 3-O ale moităților GlcNAc sunt sulfatate de către 6-O (Heparan sulfat 6-O-sulfotransferaza) și 3-O (3-OST) sulfotransferaze.
Sulfatul de condroitină și dermatan sulfat, care cuprind CSGAG-uri, se diferențiază unul de celălalt prin prezența epimerilor GlcA și, respectiv, IdoA. Similar producerii HSGAG-urilor, C-5 uronil epimeraza convertește d-GlcA în l-IdoA pentru a sintetiza dermatan sulfatul. Au loc trei evenimente de sulfatare a lanțurilor CSGAG: sulfatarea 4-O și/sau 6-O a GalNAc și sulfatarea 2-O a acidului uronic. Patru izoforme ale sulfotransferazelor 4-O GalNAc (C4ST-1, C4ST-2, C4ST-3 și D4ST-1) și trei izoforme ale sulfotransferazelor 6-O GalNAc (C6ST, C6ST-2 și GalNAc4S-6ST) sunt responsabile de sulfatarea GalNAc.
Tipuri de keratan sulfatEdit
În mod diferit de HSGAG-uri și CSGAG-uri, cea de-a treia clasă de GAG-uri, cele aparținând tipurilor de keratan sulfat, sunt conduse spre biosinteză prin intermediul unor motive de secvență proteică particulare. De exemplu, în cornee și cartilaj, domeniul keratan sulfat al aggrecanului constă într-o serie de hexapeptide repetate în tandem cu o secvență consensuală de E(E/L)PFPS. În plus, pentru alți trei proteoglicani sulfatați de keratan, lumican, keratocan și mimecan (OGN), s-a stabilit că secvența consensuală NX(T/S), împreună cu structura secundară a proteinei, este implicată în extinderea oligozaharidelor legate de N cu keratan sulfat. Alungirea sulfatului de keratan începe la capetele nereducătoare ale celor trei oligozaharide de legătură, care definesc cele trei clase de sulfat de keratan. Keratan sulfat I (KSI) este legat la N prin intermediul unei oligozaharide precursoare de tip mannoză ridicată. Keratan sulfat II (KSII) și keratan sulfat III (KSIII) sunt legate de O, legăturile KSII fiind identice cu cele din structura de bază a mucinei, iar KSIII este legată de o mannoză 2-O. Alungirea polimerului de keratan sulfat are loc prin adăugarea de Gal și GlcNAc de către glicoziltransferază. Adăugarea de galactoză are loc în principal prin intermediul enzimei β-1,4-galactosiltransferază (β4Gal-T1), în timp ce enzimele responsabile pentru β-3-nacetilglucozamina nu au fost clar identificate. În cele din urmă, sulfatarea polimerului are loc la poziția 6 a ambelor reziduuri de zahăr. Enzima KS-Gal6ST (CHST1) transferă grupări sulfat la galactoză, în timp ce N-acetilglucozaminil-6-sulfotransferaza (GlcNAc6ST) (CHST2) transferă grupări sulfat la GlcNAc terminal în keratan sulfat.
Acidul hialuronicEdit
Cea de-a patra clasă de GAG, acidul hialuronic, nu este sulfat și este sintetizat de trei proteine sintetaze transmembranare HAS1, HAS2 și HAS3. HA, o polizaharidă liniară, este compusă din unități dizaharidice repetate de →4)GlcAβ(1→3)GlcNAcβ(1→ și are o masă moleculară foarte mare, cuprinsă între 105 și 107 Da. Fiecare enzimă HAS este capabilă de transglicozilare atunci când este alimentată cu UDP-GlcA și UDP-GlcNAc. HAS2 este responsabilă pentru polimerii foarte mari de acid hialuronic, în timp ce dimensiunile mai mici de HA sunt sintetizate de HAS1 și HAS3. Deși fiecare izoformă HAS catalizează aceeași reacție de biosinteză, fiecare izoformă HAS este activă în mod independent. S-a demonstrat, de asemenea, că izoformele HAS au valori Km diferite pentru UDP-GlcA și UDPGlcNAc. Se crede că, prin diferențe în activitatea și expresia enzimatică, poate fi reglementat spectrul larg de funcții biologice mediate de HA, cum ar fi implicarea sa în reglarea celulelor stem neuronale în zona subgranulară a creierului.
.