Glykosaminoglykaner varierar kraftigt i fråga om molekylmassa, disackaridkonstruktion och sulfatering. Detta beror på att GAG-syntesen inte är mallstyrd som proteiner eller nukleinsyror, utan ständigt förändras av bearbetande enzymer.
GAGs klassificeras i fyra grupper baserat på centrala disackaridstrukturer. Heparin/heparansulfat (HSGAGs) och kondroitinsulfat/dermatansulfat (CSGAGs) syntetiseras i Golgiapparaten, där proteinkärnor som tillverkats i det grova endoplasmatiska retikulumet posttranslationellt modifieras med O-länkade glykosyleringar av glykosyltransferaser som bildar proteoglykaner. Keratansulfat kan modifiera kärnproteiner genom N-länkad glykosylering eller O-länkad glykosylering av proteoglykanen. Den fjärde klassen av GAG, hyaluronsyra, syntetiseras av integrala membransyntaser som omedelbart utsöndrar den dynamiskt förlängda disackaridkedjan.
HSGAG och CSGAGEdit
HSGAG- och CSGAG-modifierade proteoglykaner börjar först med ett konsensus Ser-Gly/Ala-X-Gly-motiv i kärnproteinet. Konstruktion av en tetrasackaridlänkare som består av -GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-O-(Ser)-, där xylosyltransferas, β4-galaktosyltransferas (GalTI),β3-galaktosyltransferas (GalT-II) och β3-GlcA-transferas (GlcAT-I) överför de fyra monosackariderna, börjar syntesen av det GAG-modifierade proteinet. Den första modifieringen av tetrasackaridlänken avgör om HSGAGs eller CSGAGs ska läggas till. Tillägg av en GlcNAc främjar tillägget av HSGAGs medan tillägg av GalNAc till tetrasackaridlänken främjar CSGAG-utvecklingen. GlcNAcT-I överför GlcNAc till tetrasackaridlänkaren, vilket skiljer sig från glykosyltransferas GlcNAcT-II, det enzym som används för att bygga HSGAGs. EXTL2 och EXTL3, två gener i EXT-tumörsuppressorfamiljen, har visat sig ha GlcNAcT-I-aktivitet. Omvänt överförs GalNAc till länkern av enzymet GalNAcT för att initiera syntesen av CSGAGs, ett enzym som kanske eller kanske inte har distinkt aktivitet jämfört med GalNAc-transferasaktiviteten hos kondroitinsyntas.
Med avseende på HSGAGs överför ett multimeriskt enzym som kodas av EXT1 och EXT2 i EXT-familjens gener, både GlcNAc och GlcA för HSGAG-kedjans förlängning. Under förlängningen modifieras HSGAG dynamiskt, först av N-deacetylas, N-sulfotransferas (NDST1), som är ett bifunktionellt enzym som klyver N-acetylgruppen från GlcNAc och därefter sulfaterar N-positionen. Därefter omvandlar C-5-uronylepimeras d-GlcA till l-IdoA, följt av 2-O-sulfatering av uronsyrasockret med hjälp av 2-O-sulfotransferas (heparansulfat 2-O-sulfotransferas). Slutligen sulfateras 6-O- och 3-O-positionerna av GlcNAc-moities av 6-O- (Heparansulfat 6-O-sulfotransferas) och 3-O-sulfotransferaser (3-OST).
Kondroitinsulfat och dermatansulfat, som utgörs av CSGAG:er, särskiljs från varandra genom förekomsten av GlcA- respektive IdoA-epimerer. I likhet med produktionen av HSGAGs omvandlar C-5 uronyl epimeras d-GlcA till IdoA för att syntetisera dermatansulfat. Tre sulfateringshändelser av CSGAG-kedjorna inträffar: 4-O- och/eller 6-O-sulfatering av GalNAc och 2-O-sulfatering av uronsyra. Fyra isoformer av 4-O GalNAc-sulfotransferaserna (C4ST-1, C4ST-2, C4ST-3 och D4ST-1) och tre isoformer av GalNAc 6-O-sulfotransferaserna (C6ST, C6ST-2 och GalNAc4S-6ST) är ansvariga för sulfateringen av GalNAc.
KeratansulfattyperEdit
Till skillnad från HSGAGs och CSGAGs drivs den tredje klassen av GAGs, de som tillhör keratansulfattyperna, till biosyntes genom särskilda proteinsekvensmotiv. I hornhinnan och brosket består till exempel aggrecans keratansulfatdomän av en serie tandemvis upprepade hexapeptider med konsensussekvensen E(E/L)PFPS. För tre andra keratansulfaterade proteoglykaner, lumican, keratocan och mimecan (OGN), fastställdes dessutom att konsensussekvensen NX(T/S) tillsammans med proteinets sekundärstruktur är involverad i N-länkad oligosackaridförlängning med keratansulfat. Keratansulfatförlängningen börjar vid de icke-reducerande ändarna av tre länkade oligosackarider, som definierar de tre klasserna av keratansulfat. Keratansulfat I (KSI) är N -bundet via en oligosackarid med hög mannosetyp som föregångare. Keratansulfat II (KSII) och keratansulfat III (KSIII) är O-länkade, där KSII:s bindningar är identiska med bindningarna i mucinkärnstrukturen, och KSIII är kopplad till en 2-O-mannos. Förlängningen av keratansulfatpolymeren sker genom glykosyltransferastillsats av Gal och GlcNAc. Galaktostillförsel sker främst genom enzymet β-1,4-galaktosyltransferas (β4Gal-T1) medan de enzymer som ansvarar för β-3-Nacetylglukosamin inte har identifierats klart och tydligt. Slutligen sker sulfatering av polymeren i 6-positionen av båda sockerresterna. Enzymet KS-Gal6ST (CHST1) överför sulfatgrupper till galaktos medan N-acetylglukosaminyl-6-sulfotransferas (GlcNAc6ST) (CHST2) överför sulfatgrupper till terminalt GlcNAc i keratansulfat.
HyaluronsyraRedigera
Den fjärde klassen av GAG, hyaluronsyra, är inte sulfaterad och syntetiseras av tre transmembransyntasproteiner HAS1, HAS2 och HAS3. HA, en linjär polysackarid, består av upprepade disackaridenheter av →4)GlcAβ(1→3)GlcNAcβ(1→ och har en mycket hög molekylmassa, från 105 till 107 Da. Varje HAS-enzym kan utföra transglykosylering när det förses med UDP-GlcA och UDP-GlcNAc. HAS2 ansvarar för mycket stora hyaluronsyrepolymerer, medan mindre storlekar av HA syntetiseras av HAS1 och HAS3. Även om varje HAS-isoform katalyserar samma biosyntetiska reaktion är varje HAS-isoform oberoende aktiv. HAS-isoformer har också visat sig ha olika Km-värden för UDP-GlcA och UDPGlcNAc. Man tror att det breda spektrum av biologiska funktioner som förmedlas av HA kan regleras genom skillnader i enzymaktivitet och uttryck, t.ex. dess inblandning i regleringen av neurala stamceller i den subgranulära zonen i hjärnan.