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Glicoproteínas

Membrana de los hidratos de carbono asociado exclusivamente en el forma de oliogsaccharides covalentemente a proteínas formando glicoproteínas, y en menor medida covalentemente unido a los lípidos que forman la glicolípidos. Glicoproteínas consisten en proteínas covalentemente a los carbohidratos. El archivo adjunto después de la traducción de carbohidratos a las proteínas juega un papel fundamental en la complejidad bioquímica general en los seres humanos (así como todos los eucariotas). La importancia de esta proteína modificación puede ser enfatizado por el hecho de que aproximadamente el 50% de todos los las proteínas son conocidos por ser glicosilada y es por lo menos el 1% del genoma humano representada por genes de la biosíntesis de glicanos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Los aúcares predominantes que se encuentran en las glicoproteínas son la glucosa (Glc), la galactosa (Gal), la manosa (Man), fucosa (FUC), N-acetilgalactosamina (GalNAc), N-acetilglucosamina (GlcNAc) y N-acetilneuramínico (NANA). Nana es también llamado ácido siálico (Sia). La distinción entre proteoglicanos glicoproteínas y reside en el nivel y tipo de modificación de hidratos de carbono. Los proteoglicanos también contienen el ácido glucurónico azúcar (LGAC). Las modificaciones carbohidrato que se encuentra en las glicoproteínas son rara vez tan complejo como que de los proteoglicanos. Los carbohidratos de las glicoproteínas están relacionados con el componente de proteína a través de cualquiera de O-glucosídico o N-glicosídicos. El N-glucosídicos vinculación es a través del grupo amida de asparagina (Asn, N). El O-glicosídica es el hidroxilo de la serina (Ser, S), treonina (Thr, T) o hidroxilisina (hLys). La vinculación de los hidratos de carbono para hLys es generalmente se encuentra sólo en los colágenos. La vinculación de los hidratos de carbono que se hLys ya sea el azúcar galactosa único o el glucosylgalactose disacárido. Cuando unido a Ser o Thr, el azúcar de O-vinculado glicoproteínas con mayor frecuencia GalNAc. Este más común O-glicoproteína tipo también se conoce comúnmente como un tipo de mucina glicano. En vinculado N-glicoproteínas, el azúcar unido a el residuo Asn siempre GlcNAc.

N-vinculada azúcares: El apego predominante en hidratos de carbono glicoproteínas de las células de mamíferos es a través de N-glucosídico vinculación. El sitio de unión a carbohidratos unidos a N-glicoproteínas se encuentra dentro de una secuencia consenso de aminoácidos, Asn-X-S/T (N-X-S/T), donde X es cualquier aminoácido excepto prolina. Cuando un análisis de las proteínas en las bases de datos públicas se lleva a cabo, se puede demostrar que aproximadamente el 65% de todas las proteínas contienen al menos una aparición de la N-X-Ser/Thr consenso.

O-vinculada azúcares: La síntesis de O-vinculada glicoproteínas ocurre a través de la adición gradual de nucleótidos activados por los azúcares directamente en el polipéptido. Los azúcares nucleótidos activados se unen a ya sea UDP, el GDP (como en manosa) o CMP (por ejemplo, NANA). El archivo adjunto de azúcares es catalizado por glicosiltransferasas glicoproteína específica. Evidencia indica que cada tipo específico de vinculación de los carbohidratos en O-vinculado glicoproteínas es el resultado de una glicosiltransferasa diferentes.

estructuras de O-vinculación y N-vinculación en glicoproteínas


La mayoría de las proteínas que son secretadas, o unido a la la membrana plasmática, son modificados por el apego de hidratos de carbono. La parte que se modificado, en el plasma unida a la membrana las proteínas, es la porción extracelular de la proteínas. Proteínas intracelulares son menos frecuentes modificado por el apego de hidratos de carbono. Sin embargo, la unión de los hidratos de carbono a proteínas intracelulares confiere singular actividades funcionales de estas proteínas. Vinculación de los hidratos de carbono de las proteínas citosólicas y / o nuclear se produce a través O-vinculación y consiste en la unión de GlcNAc de residuos de serina o treonina. El vínculo es catalizada por la enzima O-GlcNAc transferasa, OGT. varios factores de transcripción y la ARN polimerasa II han demostrado ser modificado por O-GlcNAc vinculación.

El componente de las proteínas de todas las glicoproteínas es sintetizados a partir de polirribosomas que se unen al retículo endoplásmico (ER). El procesamiento de los grupos de azúcar se produce co-y post-traduccional en la luz de la sala de emergencia y continúa en el aparato de Golgi aparatos para la N-ligada glicoproteínas. La unión de azúcares en la O-ligada glicoproteínas ocurre posteriormente a la traducción en el aparato de Golgi. Azúcares utilizados para la síntesis de glicoproteínas (tanto N-ligada y O-ligada) se activan mediante el acoplamiento a los nucleótidos. la glucosa y la GlcNAc se acoplan a la UDP y manosa se ​​une con el GDP.

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Síntesis de Nucleótidos de Azúcar

Los monosacáridos que se unen a las proteínas (así como los lípidos en la formación de glicolípidos) se activa por primera vez mediante el acoplamiento a un nucleótido. Estos azúcares nucleótidos activados se derivan de fuentes dietéticas y mecanismos de recuperación. La glucosa y la fructosa son las dos formas principales de azúcar en los seres humanos de la que todos los otros monosacáridos pueden ser sintetizados. A través de las acciones de los diferentes enzimas de estos dos azúcares son fosforilados, epimerized y acetilado convirtiéndolos en los distintos donantes de alta energía nucleótidos de azúcar utilizada en la síntesis de glicanos complejos. La síntesis de casi todos los azúcares nucleótidos activados se produce en el citosol. La excepción a esto es la síntesis de CMP-activado N-acetilneuramínico ácido (NANA, también NeuAc o Sia), que se lleva a cabo en el núcleo.

A pesar de nucleótidos activados azúcares se sintetizan en el citosol son utilizados en el lumen del retículo endoplásmico (siglas en Inglés: ER) y / o la red de Golgi. Por lo tanto, deben ser trasladadas en estos orgánulos antes de que puedan ser utilizados en el proceso de la síntesis de glucano. Desde nucleótidos activados por los azúcares no se puede libremente pasar a través de la sala del ER o en las membranas de Golgi, transporte específico los sistemas son responsables de su traslado. En general, el transporte de azúcar nucleótidos activados sólo en el orgánulo en el que el correspondiente glicosiltransferasa se localiza. Algunos azúcares-nucleótidos introducir sólo la luz de la sala del ER, otros sólo entrar en la luz de la El aparato de Golgi, y pocos azúcares nucleótidos activados se transportan en dos orgánulos.

Existen dos mecanismos para la importación de nucleótidos activados por los azúcares en la sala de emergencias y / o aparato de Golgi. El primer mecanismo consiste en fosfato dolicol y se utiliza para el transporte de manosa y glucosa. Este sistema de transporte dolicol mediada sólo es funcional en la sala de emergencias. En la cara citosólica de la membrana del ER, la manosa del GDP-Man y los la glucosa desde la UDP-Glc están vinculados a dolicol con escote concomitnat de la fracción de nucleótidos. Las enzimas que catalizan estas dos reacciones se conocen como Dol-P-Man y Dol-P-Glc sintasas, respectivamente. El azúcar se libera en la luz de la sala de emergencia por un "flippase" la actividad que permite el monosacárido se utilizado por glicosiltransferasas ER localizadas.

El segundo mecanismo de nucleótidos de azúcar de transporte en la sala de emergencias y / o aparato de Golgi implica específicas transportadores de nucleótidos de azúcar (siglas en Inglés: NTS). NTS pertenece a la compañía soluto 35 (SLC35) de la familia de transportadores de membrana. Estos transportadores SLC35 residen en la sala de emergencias y / o membranas de Golgi y funcionan como antiporters típico. Algunos SLC35s puede transportar más de un sustrato. Por ejemplo, la UDP-Gal (SLC35A2) transportador de transporte UDP-Gal y UDP-GalNAc. en Por el contrario, por ejemplo, el GDP-Fuc (SLC35C1, también conocido como FUCT1) y CMP-NANA (SLC35A1) los transportistas son monoespecíficas.

Cuando el azúcar nucleótidos activados se transporta a la luz de la sala de emergencias Golgi o hay una salida simultánea equimolar del correspondiente nucleósidos monofosfato de la luz del ER / Golgi al citosol. Que es el nucleótido parte de los nucleótidos de azúcar-activa que sirve la función de reconocimiento necesarios para la consolidación inicial de la NST. Tras la entrada en la sala de emergencias o de Golgi, glicosiltransferasa, se transferirá el monosacárido de un concomitante glicano objetivo con la eliminación de la nucleósido difosfato. El difosfato de nucleósido se luego se convierte en monofosfato de nucleósido e inorgánicos fosfato por una difosfatasa nucleósidos. El mnophosphate nucleósido resultante puede ser transportado a cabo en el citosol a través de la acción de la SLC35 los transportistas. El fosfato inorgánico es transportado en el citosol por un transportador específico. Ambos nucleósidos difosfatos y monofosfatos puede inhibir el transporte de azúcar nucleótidos activados proceso, así como la actividad de las glicosiltransferasas luminal.

La síntesis de nucleótidos activados por azúcares es bajo el control regulador estricto. La pérdida de este control, debido a la deficiencia de la enzima, puede dar lugar a manifestaciones clínicas graves. Sin embargo, porque de las vías interconectadas de nucleótidos activados el metabolismo del azúcar, los resultados de una enzima individuales deficiencia puede ser difícil de predecir. Debido a la estricta regulación de la síntesis de nucleótidos de azúcar, activado por la alteración de la producción de sólo un tipo de azúcar de un solo nucleótido puede deteriorar significativamente la glicosilación con efectos potencialmente profundos. que interrupciones en los procesos de síntesis de azúcares nucleótidos activados pueden resultar de la sintomatología clínica grave se desprende de una serie de trastornos clasificados como los trastornos congénitos de la glicosilación, CDG (ver más abajo y la CDG página). Por ejemplo, los pacientes con CDG-IIc, causada por una deficiencia del GDP-Fuc transportador (FUCT1, SLC35C1), se manifiestan con características únicas de la cara, infecciones recurrentes, leucocitosis persistente, defectuoso quimiotaxis de neutrófilos y severo en el crecimiento y retraso mental.

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Mecanismo de N-Glicosilación

En contraste con la incorporación gradual de los grupos de azúcar a la clase O-ligada de glicoproteínas, N-ligado síntesis glicoproteína requiere un lípido intermedios: dolicol fosfato. Dolicoles se polyprenols (C80–C100), que contiene 17 a 21 unidades de isopreno, en el que la unidad terminal está saturada. En la imagen de abajo el soporte negro denota la unidad de isopreno que se puede repetir varias veces. La fracción de fosfato de dolicol fosfato está unido al grupo –OH.

Estructura de dolicol

Como se ha indicado, la formación del vínculo GlcNAc-β-Asn en proteínas se produce en el retículo endoplasmático (RE; siglas en Inglés: ER) mediante la adición de un carbohidrato cotranslational premontado estructura central que se entrega a través de los lípidos en carbohidratos dolicol intermedios. La estructura de los hidratos de carbono central preensamblado se compone de tres terminal de los residuos de glucosa unido a un grupo de nueve ramificada manosa los residuos que son a su vez conectado a dos residuos de GlcNAc adjunta a dolicholpyrophosphate. La estructura se abrevia Glc3Man9GlcNAc2–PP–dolicol. Esta estructura se conoce comúnmente como el lípidos vinculados oligosacáridos (siglas en Inglés: LLO), mientras que la estructura de oligosacáridos es en sí mismo denominado en bloque de oligosacáridos. En células de mamíferos en la importancia de la terminal residuos de glucosa es evidente por el hecho de que la transferencia del Man9GlcNAc2–PP–dolicol a veces es de 25 menos eficiente que la estructura completa. Además, estructuras que contienen tres residuos de glucosa en la terminal, pero no la completa El Man9GlcNAc2 estructura, son eficientemente transferidos a de proteínas por oligosaccharyltransferase. Síntesis del bloque en bloque dolichol–PP–oligosacárido unidad comienza en la cara citoplasmática de la sala de emergencias membrana y antes de la transferencia de la proteína, la estructura de "invierte" a la lado luminal.

Vía para la transferencia de la LLO a las proteínas en el ER

Vía para la transferencia de la LLO a las proteínas en el ER

Inmediatamente después de la transferencia de la en bloque de oligosacáridos unidad de la proteína, el procesamiento y la alteración de la composición de la oligosacáridos sigue y sigue como la proteína pasa a través de la sala de emergencia después en ya través del aparato de Golgi. Inicialmente, la glucosa terminal extrae a través de la acción de la glucosidasa I (GI), una enzima unida a la membrana el reconocimiento de α-1 ,2-vinculados glucosa. Los otros dos glucosa los residuos se retiran por la glucosidasa II (GII), una enzima soluble en el reconocimiento de α-1 ,3-vinculados la glucosa. Después de la eliminación de la glucosa residuos, la acción de la α-mannosidases elimina varios residuos de manosa como el proteínas progresa hasta el aparato de Golgi. La acción de los diversos y glucosidasas mannosidases hojas N-vinculada glicoproteínas que contienen un núcleo común de hidratos de carbono que consta de tres residuos de manosa y dos GlcNAc. A través de la acción de una amplia variedad de glicosiltransferasas y glicosidasas una variedad de otros azúcares se adjuntan a este núcleo como la proteína progresa a través de la Golgi. Estas reacciones generan última de las tres principales familias de la N-vinculada glicoproteínas se ha descrito anteriormente.

Al término de glicano procesamiento, todas las glicoproteínas N-vinculada contendrá un núcleo común de los hidratos de carbono unido al polipéptido. Este núcleo se compone de tres residuos de manosa y dos GlcNAc. Una variedad de otros azúcares se adjuntan a este núcleo y comprenden tres grandes N-vinculada familias:

1. De alta manosa tipo contiene todos los manosa fuera del núcleo en diferentes cantidades.

2. Tipo híbrido contiene diversos azúcares y amino-azúcares.

3. Tipo complejo es similar a la de tipo híbrido, pero, además, contiene ácido siálico en diferentes grados.

Estructuras de los tres principales clases de glicoproteínas

Plazas abiertas: GlcNAc; abierto círculos: manosa, diamantes abierta: galactosa, cuadrados rellenos: fucosa, triángulos rellenos: el ácido siálico de la α y β símbolos griegos, seguida de números se refiere al tipo de vinculación.

Estructuras de oligosacáridos de las tres clases principales de N-glicoproteína.

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O-Glicosilación y Mucina de Tipo O-Glicanos

La unión de los hidratos de carbono con el grupo hidroxilo de la serina (Ser, S) o treonina (Thr, T) en los residuos de proteínas, así como hidroxilisina (hLys) de colágeno, que constituye el grueso de los O-glicanos ligados (O-glicanos) que se encuentran en los seres humanos. Además de hidratos de carbono en O-glicanos se produce mediante la adición gradual de nucleótidos azúcares activa como las proteínas modificadas atravesar el ER y el Golgi red. Hay siete tipos principales de O-glicanos en los seres humanos que son definidos por el residuo de azúcar primera vez que se conecta a cualquiera de Ser, Thr o hLys. La tabla siguiente muestra los siete tipos O-glicanos. La (R) - símbolo representa el hecho de que una amplia gama de hidratos de carbono adicionales pueden ser encuentra adherida a esas estructuras de glicano básicos. El símbolo ± indica que el adicional estructura de los hidratos de carbono se encuentra en algunas pero no todas las especies de ese particular O-glicanos tipo. Xyl es el azúcar xilulosa.


O-Glicano Tipo Estructura de Vinculación Glicoproteína Tipo
O-vinculados GlcNAc GlcNAc-β1–Ser/Thr nucleares y citoplasmáticas
tipo mucina (R)-GalNAc-α1–Ser/Thr la membrana plasmática y secretada
O-vinculados manosa NANA-α2–3Gal-β1–4GlcNAc-β1–2Man-α1–Ser/Thr α-distroglicano
O-vinculados fucosa NANA-α2–6Gal-β1–4GlcNAc-β1–3±Fuc-α1-Ser/Thr dominios EGF, lo que en particular O-fucosylation es fundamental en la función de la proteína del receptor de la muesca
O-vinculados fucosa Glc-β1–3Fuc-α1–Ser/Thr trombospondina 1 repite (TSR)
O-vinculados glucosa Xyl-α1–3Xyl-α1–3±Glc-β1–Ser EGF dominios
O-vinculados galactosa Glc-α1–2±Gal-β1-O–Lys colágenos
glicosaminoglicanos(GAG) (R)-GlcA-β1–3Gal-β1–4Xyl-β1–Ser proteoglicanos

De los siete tipos diferentes de O-glicanos, con mucho, el más común en los seres humanos es la mucina de tipo. Glicoproteínas de mucina son llamados por su abundancia en las secreciones mucosas en las superficies celulares y en los fluidos corporales. Tipo mucina-O-glicanos tienen los aminoácidos azúcar GalNAc unido al Ser o Thr residuos de la proteína themodified. El proceso de O-GalNAc glicosilación se produce a través de dos pasos diferentes que consisten en la iniciación y procesamiento. La etapa de iniciación controla el patrón y la densidad de la estructuras de los carbohidratos unidos a la proteína. La etapa de procesamiento determina el último O-glicanos estructura que está presente en la proteína completamente modificado. El apego de los residuos GalNAc inicial ocurre en la red después de Golgi la proteína diana ha obtenido su estado plegado nativo. La unión de GalNAc de Ser o Thr residuos en una proteína diana es catalzyed por una familia de enzimas conocido como UDP-N-acetilgalactosamina: polipéptido N-acetylgalactosaminyltransferases (ppGalNAcTs o ppGaNTases). La adición de los residuos GalNAc forma lo que se conocido como el antígeno Tn (Tn Ag). Los estudios bioquímicos han definido 17 ppGaNTases funcionalmente activo en los seres humanos con búsquedas de homología indica que al menos 20 enzimas existen en los seres humanos.

Con posterioridad a la formación de la Ag. Tn de mucina de tipo O-glicanos, glicosiltransferasas numerosos iniciar el proceso de modificación de la estructura de los hidratos de carbono, que luego da lugar a la proteína completamente modificado. uno modificación común de la Ag Tn es la adición de ácido siálico que forman el estructura conocida como el antígeno sialil-Tn. Además de la Tn y la sialil-Tn de estructuras, el modificaciones resultado más en la formación de otros ocho mucina de tipo básico estructuras. Estos ocho tipos de mucina estructuras básicas se definen en base a la segundo azúcar unido a la GalNAc y la vinculación de ese apego (por ejemplo, α o β y 1–3 o 1–6). El núcleo central del 1 al 4 estructuras detallan en la tabla a continuación representan la mayoría de la mucina de tipo O-glicanos estructuras producidas en los tejidos humanos.


Tipo de Núcleo Estructura de los Hidratos de Carbono de Núcleo Comentarios
1 Galβ1–3GalNAc-α1–Ser/Thr mayoría de las células, las proteínas secretadas; más abundante mucina de tipo O-glicanos estructura, conocida como el antígeno T; hay un solo núcleo un β1–3 galactosiltransferasa (C1Gal-T1 o sintasa T) en los mamíferos; máxima expresión en el hígado, riñón, corazón, y la placenta
2 Galβ1–3(GlcNAcβ1–6)GalNAc-α1–Ser/Thr todas las células de la sangre, representa un glicano ramificación de una estructura de la base; catalizada por una de las tres β1–6 N-acetilglucosaminyltransferases (C2GnT-1 a -3 o β6GlcNAc-T), cada uno con distintos patrones de expresión, dos sintetizar el núcleo 2 estructura, un (C2GnT-2) sintetiza los 2 y Core 4 estructuras
3 GlcNAcβ1–3GalNAc-α1–Ser/Thr colon y la saliva, sintetizada por β1–3 N-acetilglucosaminyltransferase (C3GnT-1 o β3Gn-T6), única enzima en el ser humano expresa principalmente en el intestino delgado y estómago
4 GlcNAcβ1–3(GlcNAcβ1–6)GalNAc-α1–Ser/Thr secretores de mucina tipos de células, representa un glicano ramificación del Core 3 estructura, catalizada por β1–6 N-acetilglucosaminyltransferases (β6GlcNAc-T), tres β6GlcNAc-T en los seres humanos, cada uno con distintos patrones de expresión, dos sintetizar el núcleo 2 estructura, una síntesis de núcleo 2 y núcleo 4 estructuras
5 GalNAcα1–3GalNAc-α1–Ser/Thr adenocarcinomas, embrionarias derivadas del intestino de meconio
6 GlcNAcβ1–6GalNAc-α1–Ser/Thr intestino embrionario, las mucinas de los quistes ováricos, núcleo 6 glicanos pueden representar β-galactosidasa productos de degradación de núcleo 2 glicanos
7 GlcNAcα1–6GalNAc-α1–Ser/Thr que no se describen en los seres humanos
8 Galα1–3GalNAc-α1–Ser/Thr mucinas tejido bronquial

La evidencia reciente ha demostrado que los humanos central 1 β1–3-galactosiltransferasa (C1Gal-T1) requiere un chaperón molecular presentes en la sala de emergencia para su la función enzimática. Esta chaperona molecular ha sido nombrado un núcleo β1–3-Gal-T-específicos chaperona molecular, Cosmc. Cosmc es miembro de la proteína transmembrana de tipo II de la familia. El papel de Cosmc en C1Gal-T1 actividad es asegurar que la enzima es plegada correctamente dentro de la sala de emergencias. La pérdida de actividad en Cosmc C1Gal-T1 siendo degradadas por el proteosoma. Teniendo en cuenta estos resultados es posible, pero no demostrada hasta ahora, que las chaperonas adicionales específicas para glicosiltransferasas pueden existir otras.

La unión de los hidratos de carbono con las proteínas que forman O-glicanos sirve varias funciones críticas con respecto a la estructura y la actividad de las proteínas modificadas. O-glicanos ligados son importantes para la proteína la estabilidad, la modulación de la actividad enzimática, mediada por el receptor de señalización, inmune la función y la inmunidad, las interacciones proteína-proteína, así como muchos otros funciones. Tipo mucina-O-glicanos son también importantes para retención de agua ya menudo se encuentran en las superficies exteriores de los tejidos, como el los sistemas gastrointestinal, urogenital y respiratorio. La interacción del agua con la mucina de tipo O-glicanos como resultado la formación de un líquido viscoso solución o gel que forma una barrera protectora alberga antibacterial las propiedades.

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O-Mannosylation

Incorporación de manosa en proteínas diana por el apego a Ser y / o Thr, conocido como O-mannosylation, se pensó originalmente que sólo ocurren en los hongos. Sin embargo, ahora se sabe que esta forma particular de la proteína glicosilación cumple una función fundamental en los mamíferos. En los mamíferos, O-mannosylation se ha identificado en α-dystroglycan (α-DG) de nervios y músculos, condroitín sulfato proteoglicanos y glicopéptidos total de tejido cerebral, y más recientemente en neuronas específicas la proteína tirosina fosfatasa de tipo receptor, zeta 1 (PTPRZ1, también conocido como RPTPβ). Clínicamente, la O-mannosylation de α-DG es el más importantes como lo demuestra la constelación de síntomas que resultan de defectos en los procesos de O-mannosylation.

Incorporación de manosa en O-glicanos implica la transferencia de GDP activado manosa (GDP-Man) a dolichol-fosfato forman Dol-P-Man. Síntesis de Dol-P-Man tiene lugar en el citosol la cara de la membrana ER y es catalizada por una familia de genes llamados dolichyl-fosfato-D-manosa: proteínas O-mannosyltransferases (PMT). PMT catalizan la transferencia de un residuo mannosyl de Dol-P-β-D-Man a Ser y Thr residuos de proteínas de secreción. Un enlace α-D-mannosidic se forma a través de la configuración invertion anomérico de la manosa. todos Miembros de la PMT de la familia se clasifican como miembros de la glicosiltransferasa 39 (GT39) de la familia. La familia PMT se divide en tres subfamilias; PMT1, PMT2 y PMT4. En los mamíferos, POMT1 (PMT4 subfamilia miembros) y POMT2 (PMT2 miembro de la subfamilia) son los PMT conocidos que participan en O-mannosylation reacciones. La evidencia muestra que la POMT1 y POMT2 proteínas forman un complejo y estas complejos son cruciales para la actividad mannosyltransferase. Ya que se produce en el ER, el proceso real de la O-mannosylation es distinta de la mayoría de los otros O-glicosilación reacciones que tienen lugar exclusivamente en el aparato de Golgi. Después de mannosylation de la extensión de la proteína objetivo adicional de los residuos de manosa O-vinculado se lleva a cabo en el aparato de Golgi. La gran mayoría de los mamíferos O-glicanos mannosyl representan variaciones de la NANAα2–3Galβ1–4GlcNAcβ1–2Manα1–Ser/Thr tetrasacárido con longitudes diferentes (por ejemplo, asialo) y fucosa variable (α1, 3 - vinculado con GlcNAc) contenidos. Además de la tetrasacárido conserva, O-glicanos que contienen mannosyl el asesino-1 natural del ser humano (HNK-1) epítopo HSO4-3GlcAβ1–3Galβ1–4GlcNAcβ1–2Man-Ser/Thr se han detectado en cantidades significativas en PTPRZ1 (RPTPβ) de las células del neuroblastoma.

Hasta la fecha, el mejor estudiado O-mannosylated proteína en los seres humanos es α-DG. Se compone de dos dominios globulares separadas por un Ser / Thr ricos en mucina-como la región que es sustancialmente O-mannosylated. α-DG es un componente esencial del complejo distrofina y glicoproteína (DGC) en el músculo esquelético. Destacando la importancia de la O-mannosylated α-DG es el hecho de que la mayoría de los defectos asociados con el deterioro de O-mannosylation se explica por reducción de la función de α-DG. En los seres humanos, con defectos O-mannosylation se asocia con un grupo de autosómica recesiva distrofias musculares denominado distrofias musculares congénitas (siglas en Inglés: CMD). Además a la disfunción muscular, estos CMD también están asociados con el cerebro de variables y anomalías oculares. El CMD también se hace referencia como secundaria α-dystroglycanopathies desde su común patológico característica es la hipoglicosilación de α-DG. Pacientes con CMD presentan tanto variabilidad clínica y genética. La CMD más grave es el síndrome de Walker-Warburg (WWS) y como consecuencia de malformaciones múltiples, los pacientes suelen morir dentro de WWS el primer año de vida. CMD menos graves incluye músculo-ojo-cerebro la enfermedad (siglas en Inglés: MEB) y congénita de Fukuyama La distrofia muscular (siglas en Inglés: FCMD). Cada uno de estos trastornos se caracterizan por CMD asociado a malformaciones cerebrales graves y anomalías del ojo. Las formas más leves de CMD no podrán presentar hasta la edad adulta, tales como en limb-girdle distrofia muscular (siglas en Inglés: LGMD) que se manifiesta ni con el cerebro o anormalidades en los ojos.

Las mutaciones en seis glicosiltransferasa conocidos o supuestos genes han sido identificados a causa de varias α-dystroglycanopathies, incluyendo el ser humano POMT1, POMT2, y los genes POMGnT1. Cada uno de estos genes está implicado directamente en el síntesis de O-glicanos mannosyl relacionado con α-DG. El examen de numerosos α-dystroglycanopathy pacientes ha determinado que las mutaciones en cualquiera de POMT1 o POMT2 ocurre en aproximadamente el 20% de los casos. Las mutaciones en POMT1 han demostrado resultar en MEB y algunas formas más leves de CMD como la distrofia muscular congénita con retraso mental (CMD / MR) y LGMD tipo de 2K (LGMD2K). Las mutaciones en POMT2 se han detectado en WWS pacientes, los pacientes MEB-como, y los pacientes CMD / MR. Además, una mutación POMT2 ha sido identificado en un paciente con un tipo de LGMD 2N (LGMD2N) fenotipo, una forma leve de la clínica CMD sin compromiso neurológico.

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Hexosamina (O-GlcNAc) de Señalización en el Metabolismo y Desarrollo

Hexosamina Biosíntesis

Varias proteínas nucleares y citoplasmáticas, incluyendo la transcripción factores, las proteínas del citoesqueleto, oncogenes, y quinasas, son después de la traducción modificación de la serina y treonina con β-N-acetilglucosamina (O-GlcNAc).

O-GlcNAc unión a proteínas

La unión de O-GlcNAc al receptor de insulina sustrato-1 (IRS-1). Si bien no hay consenso sola secuencia se sabe que existen para la fijación de O-GlcNAc de Ser o Thr residuos en las proteínas, la secuencia de indicado es el que deriva de IRS-1 donde se une el moeity GlcNAc a Ser1046.

Hasta el descubrimiento de O-GlcNAc modificaciones (en adelante, O-GlcNAcylation) en las proteínas nucleares y citoplasmáticas, más de 20 años, se creía que la proteína de la glicosilación estaba restringido a los compartimientos luminal de la secretora maquinaria y para la superficie de la célula y la matriz extracelular. Los primeros estudios sobre la localización subcelular de O-GlcNAc mostró que estaba altamente concentrado en la central nuclear envolvente, particularmente en el complejo de poro nuclear, así como a lo largo de los cromosomas. Además, varios citosólica y las proteínas del citoesqueleto también fueron encontrados para ser O-GlcNAcylated. La gama de O-GlcNAcylated proteínas incluye enzimas implicadas en el metabolismo de los aminoácidos, nucleótidos (por ejemplo quinasa de timidina), y carbohidratos (por ejemplo, glucosa-6-fosfatasa), procesos metabólicos generales, el crecimiento celular y el mantenimiento (por ejemplo, MYC, SP1), las respuestas de daño en el DNA, el transporte intracelular, la transcripción (por ejemplo, el ARN polymaerse II) y la traducción (por ejemplo, el eIF-5). El dominio carboxi-terminal de una subpoblación de ARN polimerasa II es ampliamente O-GlcNAcylated, y casi todos los ARN polimerasa II son factores de transcripción O-GlcNAcylated. Hasta ahora, más de 600 proteínas han sido demostrado ser O-GlcNAcylated.

La síntesis de O-GlcNAc se produce a través de la vía metabólica llamada ruta de biosíntesis de hexosamina, presión arterial alta. Síntesis de O-GlcNAc inicia a partir de glucosa. Al entrar en las células, la glucosa se convierte en glucosa-6-fosfato (G6P) a través de la acción de la glucoquinasa / hexoquinasa. La mayor parte de la G6P formado se oxida en el proceso de Glicólisis. Sin embargo, una porción de la G6P puede ser transportados en cualquiera la síntesis de glucógeno o el pentosa fosfato vía, dependiendo de las necesidades metabólicas de la célula. Durante el proceso de la glicólisis, fosfohexosa isomerasa convierte G6P en fructosa-6-fosfato (F6P). Considerando que, la mayoría de los F6P entra en la glucólisis 2.5% entra en la vía de biosíntesis de hexosamina (sigls en Inglés: HBP) para generar uridina diphospho -N-acetilglucosamina (UDP-GlcNAc). El producto final de la HBP, la UDP-GlcNAc, se refiere como un azúcar nucleótido activado. El azúcar de nucleótidos es un esencial intermedio en la síntesis de una amplia gama de glicanos complejos.

La primera enzima limitante de la velocidad y en la HBP es glutamina:fructosa-6-fosfato aminotransferasa 1, GFAT (también abreviado GFPT1)). GFAT utiliza glutamina y F6P para la formación de glucosamina- 6-fosfato (GlcN6P) y glutamato. Es posible que la glucosamina para entrar en la HBP directamente mediante la conversión a GlcN6P, evitando así el paso limitante de la vía. Esto se ha demostrado que es cierto cuando la glucosamina es infunde en ratas o ratones. GlcN6P es acetilado formación N-acetilglucosamina-6-fosfato (GlcNAc6P) a partir de acetil-CoA a través de la acción de la glucosamina-6-fosfato N-acetiltransferasa (símbolo del gen GNPNAT1). Esta enzima es más comúnmente conocido como debido al hecho de que era clon 32 aislado originalmente de una pantalla EMeg32 de genes específicos de los precursores de (en Inglés) Erythroid and Megakaryocytic lineages. GlcNAc6P se convierte en GlcNAc-1-fosfato (GlcNAc1P) a través de la acción de fosfatoacetilglucosamina mutasa (siglas en Inglés: PAGM). GlcNAc1P es finalmente nucleótidos activados a través de la acción de la UDP-N-acetilglucosamina pirofosforilasa generando la UDP-GlcNAc. Al igual que muchas vías metabólicas, el producto, en este caso la UDP-GlcNAc, sirve para regular la tasa de flujo a través de la vía de ser la inhibición por retroalimentación de la enzima limitante, GFAT. Una vez sintetizada la UDP-GlcNAc pueden convertirse en otros tipos de azúcares o nucleótido incorporado directamente en el una variedad de carbohidratos macromoléculas modificadas, tales como lípidos y proteínas.

vía de biosíntesis hexosamina, HBP

La ruta de biosíntesis de hexosamina (HTA). La HBP puede servir como un sensor de glucosa puesto que la síntesis de UDP-GlcNAc se basa en la incorporación de los productos a partir de glucosa, aminoácidos (glutamina), ácidos grasos (acetil-CoA), y el metabolismo de nucleótidos (uridina). Aunque la mayoría de la glucosa tomada por la célula se compromete a la síntesis de glucógeno glucólisis, y la vía del fosfato de pentosa, en general aproximadamente 2-5% de la misma entra en la HBP para la formación de la UDP-GlcNAc. La UDP-GlcNAc entonces sirve como sustrato para una amplia gama de glicosilaciones, incluyendo O-GlcNAc modificaciones. La primera enzima limitante de la velocidad y en la HBP es glutamina: fructosa 6-fosfato aminotransferasa 1 (GFAT, también abreviado GFPT1). Al igual que otros metabólicos limitación de la velocidad enzimas, GFAT es regulada negativamente por el producto final de la vía, la UDP-GlcNAc. EMeg32 es la glucosamina 6-fosfato N-acetiltransferasa (también abreviado GNPNAT1). El EMeg32 derivación es el hecho de que el gen se aisló originalmente de una pantalla de genes específicos de los precursores de (en Inglés) Erythroid and Megakaryocytic lineages y era el clon 32. PHI (siglas en Inglés) = fosfohexosa isomerasa. PAGM (siglas en Inglés) = fosfatoacetilglucosamina mutasa. Para una imagen de gran tamaño: Haga clic aquí.

Hexosamina Ciclismo

Al igual que la fosforilación de la serina y treonina, que puede alternar entre la fosforilación y desfosforilación, aplicando así la regulación de las fluctuaciones de la actividad enzimática, O-GlcNAc la modificación a residuos de serina y treonina también ciclos. El ciclo de O-GlcNAc es un nutriente-sensible, modificación post-traduccional que, como fosforilación, impacta actividad proteína diana. Las enzimas responsables de la adición y la eliminación O-GlcNAc se han identificado y clonado a partir de varios organismos modelo. Adicionalmente, los moduladores de aguas arriba que controlan el nivel de del azúcar donante, UDP-GlcNAc, Hace también se han identificado. Los estudios de hexosamina ciclismo han sido en gran medida ayudada por una variedad de inhibidores y los sensores del proceso. La investigación sobre O-GlcNAc en ciclismo ha identificado esta molécula como un regulador clave de la detección de nutrientes. Además, la alteración de la presión arterial alta tiene un profundo impacto en las enfermedades de la detección de nutrientes, tales como tipo 2 la diabetes, y la neurodegeneración. Eso O-GlcNAcylation es una modificación de proteínas crítica se demuestra por el hecho de que el bloqueo de su síntesis o accesorio para marcar las proteínas causas madre embrionaria letalidad celular en ratones.

O-GlcNAc ciclismo a residuos de serina y treonina se mantiene por la acción de dos enzimas. La adición de GlcNAc en residuos de serina y treonina que se conoce como O-GlcNAcylation y es catalizada por la enzima UDP-N-acetilglucosamina: polipéptido β-N-acetylglucosaminyltransferase o más comúnmente, solo O-GlcNAc transferasa OGT,. La eliminación de la O-GlcNAc modificaciones es catalizada por la β-N-aacetilglucosaminidasa o más comúnmente O-GlcNAcase, OGA. El gen OGA También se conoce como el gen MGEA5 (siglas en Inglés) debido al hecho de que se aisló originalmente como el meningioma-expresa el antígeno 5 gen.

Mientras que hay cientos de diferentes quinasas y fosfatasas que agregar y eliminar el fosfato, respectivamente, a partir de residuos de serina y treonina de proteínas diana diferentes, no es más que un OGT único y solo gen OGA en el genoma humano. OGT está localizado en el cromosoma X en Xq13.1 que sitúa el gen en estrecha proximidad para el locus Xist y el centro de inactivación X (XIC). La proximidad del gen de la UGT a la conocida los límites de heterocromatina puede tener importancia para la regulación de su expresión. El gen OGA es localizado en el cromosoma 10q24.32.

La HBP se integra el estado nutricional de la célula mediante la utilización de la glucosa, la acetil-CoA, la glutamina, y UTP para producir UDP-GlcNAc. Por su parte, OGT va a transmitir esta información a través de nutrientes la célula cambiando el nivel de proteínas diana GlcNAcylated. Mientras que la UDP-GlcNAc es utiliza en la vía secretora como un bloque de construcción para la síntesis de N-vinculados y O-vinculados glicanos, así como la asamblea de GPI-anclas, nucleares y citosólicos O-GlcNAc-proteínas modificadas parecen ser particularmente sensibles al flujo fisiológico de la UDP-GlcNAc piscinas.

Entonces, ¿cómo una compleja gama de sustratos proteicos en una variedad de diferentes tejidos bajo el control concertado de una sola enzima? Resulta que es OGT compone de una estructura modular generada por tetratricopeptide repetición (TPR) de dominios. estos dominios de producir un súper estructura helicoidal que contiene una escalera de asparagina que es fundamental para proteína reconocimiento. Splicing alternativo produce múltiples isoformas, cada una con diferente número de exámenes de las políticas. Esta diferencia permite que cada isoforma para modificar un subconjunto selecto de sustratos. Splicing alternativo también apunta a OGT a los diferentes compartimentos subcelulares. Además, ha habido una amplia gama de OGT-que interactúan las proteínas (siglas en Inglés: OIP) determinó que proporcionar otra capa de regulación por parte de puente la interacción de la enzima con su con sustratos diana.

Hexosamina Señalización en el Desarrollo

Como se indicó anteriormente O-GlcNAc el ciclismo es esencial para la viabilidad ya que su eliminación resulta en extremo defectos de desarrollo, más a menudo conduce a la muerte de los países en desarrollo embrión. En octavos de final del tejido selectiva del gen OGT, cambios profundos en todos los tipos celulares examinados se han encontrado. Por ejemplo, en el cerebro neuronal específica de octavos de final de OGT conduce a ratones que son más pequeños en el nacimiento y exhiben actividad locomotora aberrante. EMeg3, que es esencial para la producción eficiente de la UDP-GlcNAc es también una enzima esencial controlar el desarrollo temprano. Llaman a cabo EMeg32 en ratones resulta en la letalidad neonatal y los animales presentan retraso en el desarrollo pronunciado.

Hexosamina el ciclismo es también conocido por ser crítico en la regulación de la represión de la transcripción. Usando Drosophila melanogaster, como un organismo modelo que se ha demostrado que las proteínas del grupo Polycomb (siglas en Inglés: PcG) reprimir la transcripción de los genes HOX como un complejo multimérico referido como el PcG complejo de represión (siglas en Inglés: PRC). Esto afecta a la transcripción represión PRC-mediada por el control sobre antero-posterior segementation de la larva en desarrollo. La represión PcG de los genes Hox, por lo tanto, evita que las transformaciones homeóticos. Las proteínas de la familia PcG se conservan en los mamíferos y llevar a cabo similares funciones represivas de la transcripción. El tema unificador de la función PcG es actuar como un regulador de epigenética del destino celular y mantener celular identidad a través de muchas rondas de división celular. Resulta que en Drosophila UGT es el mismo que el sexo súper peines (sxc) de genes que es un componente esencial de PcG complejos en este organismo. El letal fenotipo asociado con mutaciones sxc puede ser rescatado por la expresión del gen humano OGT. Por lo tanto, OGT desempeña un papel integral en la capacidad de las proteínas PcG para reprimir los genes adecuadamente. Además, ya que el dominio C-terminal (CTD) de la ARN polimerasa II es ampliamente O-GlcNAcylated, el ciclo podría alterar la actividad de la ARN Pol II en la promotor de muchos de estos mismos genes regulados PRC.

Con respecto a los cambios epigenéticos en la expresión génica es interesante que el gen de la OGT Está ubicado muy cerca del locus que codifica los Xist ARN que participan en la inactivación del cromosoma X. Además, el gen OGT es uno de un pequeño número de genes que son altamente regulado en las células madre embrionarias durante el proceso de inactivación de X, debido a su proximidad a Xist. Los experimentos en Drosophila demostrar que PcG regula la expresión del cúmulo NK en el cromosoma 10 en el que el gen OGA reside. Desde OGT se regula la actividad de la PRC, OGT podría, a su vez, controlar la expresión de OGA. Por lo tanto, actuando a través de OGT PcG que reprimir la expresión de OGA y el sesgo de la célula hacia los niveles sostenidos de O-GlcNAc.

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Hexosamina Señalización y Resistencia a la Insulina

Numerosas proteínas implicadas en la señalización de insulina y de los objetivos intermedios de éstos cascadas de señalización han demostrado ser O-GlcNAcylated. Con respecto a la del receptor de insulina las proteínas de señalización, el IRS-1, PI3K, PKB / Akt, PDK1 y GSK3β son conocidos por ser O-GlcNAcylated. Estas modificaciones han sido observados en los adipocitos que son una el principal objetivo de las acciones de la insulina. La insulina estimula la absorción de la glucosa en los adipocitos se produce a través insulina mediada por la movilización de GLUT4 a la membrana plasmática. Aumento de la captación de glucosa, en respuesta a insulina, por consiguiente, significativamente modificar el flujo a través de la HBP. La evidencia que relaciona la correlación entre la HBP y resistencia a la insulina en los adipocitos se demostró por lo menos 20 años. Utilizando cultivos de adipocitos de rata experimentos demostraron que la exposición crónica tanto a la insulina y la glucosa se requiere para los adipocitos a convertido en resistentes a la insulina. Para obtener más información de la resistencia a la insulina ir a la página Función de la Insulina. Esto es ahora una resistencia a la insulina tema común subyacente en otros sensibles a la insulina tejidos como el músculo esquelético. En estos primeros experimentos se ha demostrado que el deterioro de la insulina estimula la captación de glucosa, hiperglucemia y las condiciones en virtud de hiperinsulinemia, era exclusivamente dependiente de la presencia del aminoácido glutamina. Recuerde que la glutamina es requerido como un sustrato para GFAT, la enzima limitante en la HBP. La inhibición de la actividad GFAT se observó en el hiperglucémico y condiciones hiperinsulinemia probablemente debido a la inhibición por retroalimentación por la UDP-GlcNAc como el producto HBP fue demostrado que se acumulan en las células trerated. Sin embargo, si era GFAT inhibida con el uso de varios inhibidores de amidotransferasa la insulina inducida por la hiperglucemia resistencia fue impedido. Adicionalmente, si las células se tratan con glucosamina, que entra en la HBP después de la reacción catalizada GFAT, hubo una mayor reducción de la insulina mediada la captación de glucosa en comparación con la condición hiperglucémico. Como era de esperar, ya que se pasa por alto GFAT, el glucosamina inducida por resistencia a la insulina no requiere glutamina. Aunque la glucosa y la glutamina metabolismo son los inductores principales de flujo a través de la HBP, ácidos grasos libres (AGL; sigls en Inglés: FFA) y uridina también son potentes moduladores de la HBP.

Utilizando experimentos en animales enteros, en contraposición a cultivo celular, se ha proporcionado adicional evidencia directa de que el exceso de flujo a través de la HBP conduce a la modulación de la insulina sensibilidad en los adipocitos. Cuando GFAT está sobreexpresado en ratones bajo el control de un promotor GLUT4 los animales desarrollan clásica resistencia a la insulina con hiperinsulinemia fenotipo y la reducción en todo el cuerpo tasa de eliminación de glucosa. Debido a GLUT4 está altamente expresada en el tejido adiposo y el músculo esquelético, dos importantes responden a la insulina-tejidos, no es sorprendente que defectuosa la utilización de glucosa de todo el cuerpo se observó. La elevación en suero de leptina nivel también se observó en los ratones que sobreexpresan GFAT. Curiosamente, explantes de músculo de GLUT4-GFAT ratones mostraron normal de la insulina estimula la captación de glucosa. este Esta última observación es una fuerte evidencia de que los adipocitos desempeñan un importante papel regulador en el HBP-mediada todo el cuerpo resistencia a la insulina

Otra cepa de ratones ha sido utilizada para los estudios sobre el papel de la HBP en sensibilidad a la insulina que expresa GFAT específicamente en el tejido adiposo por el uso de un aP2 (proteína de unión de lípidos adipocitos) promotor de conducción de su expresión. Adiposo restringidas tejido elevaciones en O-GlcNAc se detectan niveles en estos ratones y esto está asociado el desarrollo de resistencia a la insulina en todo el cuerpo. Los resultados en estos animales se caracteriza por una reducción tanto en tasa de utilización de glucosa y la captación de glucosa del músculo esquelético. Un aumento en la leptina sérica y una disminución en los niveles de adiponectina sérica también se encuentran en estos ratones.

Como se ha señalado anteriormente, las proteínas numerosas aguas abajo del receptor de insulina que son críticos para mediada por la insulina de transducción de señales son conocidos por ser O-GlcNAcylated. Por lo tanto, no es difícil suponer que la HTA mediada desensibilización glucosa se ​​producirá en etapas múltiples, en particular a través de la señal mediada por insulina transducción. Bajo una alta resistencia a la insulina inducida por glucosa, hay una reducción en la insulina estimula la fosforilación de PKB / Akt. Ha habido una cierta discrepancia en determinar precisamente cómo el flujo de la presión arterial alta afecta a PKB / Akt fosforilación en respuesta a la insulina unirse a su receptor. La investigación reciente ha demostrado que cuando las células se exponen a la glucosa e insulina crónicamente alta hay un concomitante reducción de la PIP3, que es un producto de la PI3K activada, el objetivo del receptor de insulina activado. Esta reducción en el PIP3 los niveles se correlacionan con un aumento en PTEN (homólogo de fosfatasa y tensina suprimido del cromosoma 10) niveles. PTEN es un conocido inhibidor de la PI3K. Además, se demostró que existe un aumento en IRS-1 fosforilación en Ser636 y Ser639. Dado que el tratamiento rapamicina inhibe la alteración del PIP3 y los niveles de PTEN en resistentes a la insulina condiciones, se cree que mamíferos objetivo de rapamicina complejo 1 (siglas en Inglés: mTORC1) está implicado en la regulación negativa de los IRS-1/PI3K/Akt cascada de señalización corriente abajo de la insulina receptor. Los sitios en IRS-1 visto ser fosforilados por hiperglucemia crónica y hypeinsulinemiic condiciones (S636/S639) se sabe que son sustratos de mTORC1.

La regulación de la insulina estimula la translocación de GLUT4 también se ve afectada por cambios en el velocidad de flujo a través de la presión arterial alta. Varias proteínas del citoesqueleto participan en la movilización de GLUT4 a la la membrana plasmática se sabe que son O-GlcNAcylated. Además, varias de las proteínas implicadas en el proceso de translocación son blancos de señalización corriente abajo de las proteínas del receptor de insulina. En modelos de cultivo celular de la glucosa y la glucosamina-inducida por la insulina-resistencia una reducción en la aguda estimulada por la insulina GLUT4 translocación se asocia con una alteración significativa en la redistribución de la membrana de las proteínas de la vesícula tales como t-(membrana diana) SNARE, v-(membrana de la vesícula) SNARE y Munc18c (mamíferos no coordinada). SNARE significa en Inglés soluble-N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor. Munc18c es negativo regulador de tanto t y v-SNARE. Munc18c es conocido por ser un objetivo para O-GlcNAcylation. estos resultados sugieren una implicación directa de exceso de flujo de la HTA en la desensibilización de la fusión entre GLUT4 que contiene intracelular vesículas y la membrana plasmática.

Además de la translocación de GLUT4, la insulina mediada por la activación de la PI3K y PKB / Akt también estimula la síntesis de glucógeno. El efecto neto es el de equilibrar el nivel de metabolismo de la glucosa en respuesta a la afluencia de exceso de glucosa. Insulino-dependiente la síntesis de glucógeno es mediada por la activación de la glucógeno sintasa (GS). Al igual que otras aguas abajo objetivos del receptor de la insulina, GS regulación implica una inhibición de la PKB / Akt mediada de la GSK3, que normalmente fosforila e inhibe la GS. El aumento de la insulina estimula la síntesis de glucógeno disminuye la piscina de G6P y F6P posteriormente, restringiendo así el flujo a través de la HBP. PKB / Akt activación también conduce a la reducción de desfosforilación de GS a través de la proteína fosfatasa 1 (PP1). La exposición de células a la glucosa ya sea alta o glucosamina resulta en una reducción en la insulina estimula la actividad de GS. Además, GS es un conocido O-GlcNAcylated proteínas y como se podría esperar que ahs ha demostrado que el GS se vuelve más resistente a la desfosforilación por PP1 bajo condiciones de flujo HBP exceso.

Mientras que el aumento mundial O-GlcNAc niveles están implicados en el desarrollo de resistencia a la insulina, OGT también está regulada por la insulina en cultivos celulares de adipocitos. OGT es la tirosina fosforilada por el receptor de la insulina sobre la aguda la estimulación de insulina y la fosforilación esto aumenta la actividad de la enzima. en Además, hay un cambio observado en la localización de OGT desde el núcleo hasta el citoplasma de respuesta a la estimulación de insulina. Este desplazamiento OGT a la membrana plasmática es dependiente de PI3K en respuesta a la estimulación aguda de insulina.

En resumen, teniendo en cuenta que la elevación genética y farmacológica en O-GlcNAc los niveles en los adipocitos y modelos de ratón cultivadas se asocia con fenotipos resistentes a la insulina, es probable que la reducción de O-GlcNAc niveles en los adipocitos debe invertir el HBP inducida por resistencia a la insulina. Un experimento de prueba de concepto en ratones transgénicos (resistentes a la insulina db / db de ratón modelo que alberga un receptor mutado leptina) mostraron que la sobreexpresión de OGA, lo que reduce el nivel de O-GlcNAcyaltion, mejora de forma significativa en todo el cuerpo tolerancia a la glucosa y la sensibilidad a la insulina. Este resultado sugiere que la reducción de O-GlcNAc los niveles in vivo deben ser de beneficio clínico significativo.

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O-GlcNAcylation y Homeostasis Glucosa

Numerosas líneas de evidencia, como se mencionó anteriormente, demuestran que la sobreexpresión de la tasa de enzima limitante de la HBP, GFAT, conduce a periférico resistencia a la insulina. Además, la sobreexpresión de O-GlcNAc transferasa (OGT) en el músculo esquelético y grasa resulta en niveles elevados de insulina circulante niveles y resistencia a la insulina. Resistencia a la insulina es un factor importante que contribuye a la hiperglucemia típica de la diabetes tipo 2. Sin embargo, otros factores exacerban las consecuencias hiperglucémicos de resistencia a la insulina, tales como aberrante regulado gluconeogénesis hepática. La hiperglucemia se asocia también con O-GlcNAcylation de transcripción factores y cofactores como la FOXO1, FoxO3, CREB-regulado transcripción coactivator 2 (CRTC2), y PGC-1α que están involucrados en la modulación de la expresión de genes gluconeogénicos. PGC-1α es una clave transcripcional coactivator que regula la biogénesis mitocondrial, así como la gluconeogénesis hepática.

Como se indicó anteriormente, los seres humanos expresan un gen OGT única, así como un gen implicado en OGA sola el apego y la eliminación de O-GlcNAc de proteínas diana, respectivamente. Actualmente, a pesar de cientos de proteínas y enzimas son conocidas por ser modificado por O-GlcNAcylation, los detalles de cómo OGT y OGA lograr especificidad de sustrato es en gran parte desconocida. Se ha propuesto que OGT reconoce numerosos diferente sustratos fundamentalmente a través de los tetratricopeptide repite en tándem (siglas en Inglés: TPR). De hecho, las isoformas de OGT con diferentes varias longitudes de TPR muestran diferentes especificidades de sustrato.

La evidencia reciente ha demostrado que el OGT regula a través de la gluconeogénesis O-GlcNAcylation de PGC-1α través de la interacción con el anfitrión factor de la celda C1 (HCF1, también HCFC1). HCF1 es un elemento esencial de transcripción cofactor demostrado ser necesarios para la expresión del gen del herpes virus, la regulación del ciclo celular, y el crecimiento de células madre. Además de interactuar con OGT, HCF1 también es muy O-GlcNAcylated. O-GlcNAcylation de PGC-1α estabiliza el coactivador transcripcional mediante la inhibición de su ubiquitinación por contratar el deubiquitinase BRCA1 asociada a la proteína 1 (BAP1). BAP1 codifica una nuclear ubiquitina carboxi-terminal hidrolasa (UCH). Estabilización de PGC-1α con ello, los resultados en la gluconeogénesis mejorada.

El término, eficacia de la glucosa, describe la capacidad de alto glucosa, por sí mismo, para suprimir la producción endógena de glucosa. Este fenómeno tiene un papel importante en homeostasis de la glucosa total. Una vía importante a través del cual la glucosa determina su propia producción implica la regulación de la formación de complejos OGT/HCF1 y subsiguiente O-GlcNAcylation y estabilización de PGC-1α resulta en una mayor gluconeogénesis. En comparación con ningún glucosa, los niveles bajos de glucosa en estimular la gluconeogénesis, mientras que, la hiperglucemia inhibe la gluconeogénesis. En condiciones euglucémicos, interacción con OGT HCF1 lleva a O-GlcNAcylation PGC-1α de y la expresión de genes gluconeogénicos. Por lo tanto, la vía de OGT/HCF-1/PGC-1α es crítico en el mantenimiento normal de los niveles de glucosa y la eficacia de la mediación de la glucosa. Por el contrario, la hiperglucemia típica de la diabetes tipo 2 conduce a la hiperactivación de la vía OGT/HCF-1/PGC-1α eficacia disminuye la glucosa. el potencial para la inhibición farmacológica de esta vía representa una nueva estrategia potencial para el tratamiento la hiperglucemia asociada con el tipo 2 diabetes.

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Lisosomal Orientación de las Enzimas

Enzimas que son destinados a los lisosomas (enzimas lisosomales) se dirigen allí por una modificación específica de hidratos de carbono. Durante el tránsito a través del aparato de Golgi un residuo de GlcNAc-1-fosfato (GlcNAc-1-P) se añade a la de carbono-6 de un grupo hidroxilo o más residuos de manosa que se han añadido a estas enzimas. El GlcNAc está activado por el acoplamiento a UDP y se transfiere por UDP-GlcNAc: enzima lisosomal GlcNAc fosfotransferasa-1-(GlcNAc-fosfotransferasa), produciendo una phosphodiester intermedios: GlcNAc-1-P-6-Man-proteína. Una segunda reacción (catalizada por GlcNAc-1-phosphodiester-N-acetylglucosaminidase) elimina la GlcNAc dejando residuos de manosa fosforilados en la posición 6: Man-6-P-proteína. Un Man-6-P receptor (MPR) está presente en las membranas el aparato de Golgi. Unión de Man-6-P para este receptor objetivos a proteínas los lisosomas.

Dos MPRs inequívoco han sido identificados y ambos son miembros de la P-tipo lectina familia. Ambos son integrales de membrana de tipo I glicoproteínas que contienen N-terminal un dominio extracelular, una única transmembrana y un dominio C-terminal citoplasmática de dominio. Un receptor es grande con un peso molecular de aproximadamente 300kDa, el otro receptor es menor con un peso molecular de aproximadamente 46kDa. Similitudes estructurales entre estos dos receptores indica que se derivan de un único gen ancestral con el mayor receptor de derivados a través de múltiples genes duplicaciones. El extracelular de la mayor parte del receptor contiene 15 elementos de repetición, cada uno de los cuales es muy similar al dominio extracelular de los más pequeños receptor. Tanto los receptores como los dímeros existen incrustados en la membrana.

El receptor se une dos grandes moles de Man-6-P y el se une un pequeño lunar de Man-6-P por subunidad, con lo que 4 y 2 moles de Man-6-P por dímero, respectivamente. Las especies bovina y murino versiones de los más pequeños receptores requieren cationes divalentes para ligando vinculante y, por tanto, el receptor ha se denomina la educación dependientes del Man-6-P receptor (CD-MPR). Sin embargo, el homólogo humano no puede exigir ciones para su actividad. El mayor receptor no requiere de cationes divalentes para el ligando vinculante y, por lo tanto, comúnmente conocida como la-ción independiente Man-6-P receptor (CI-MPR). Sin embargo, el CI-MPR se ha demostrado que obligar a la nonglycosylated polipéptido hormonal, factor de crecimiento insulínico 2 (IGF-2) y como tal, el mayor MPR es más frecuentemente identificado como IGF-2/MPR. El IGF-2/MPR está disponible en la superficie de la célula y su función en la unión de IGF-2 es al objetivo de esta hormona en la degradación de los lisosomas. Además de IGF-2, la IGF-2/MPR ha demostrado de obligar a una diversa gama de Man-6-P-que contiene proteínas, así como varios nonglucosylated proteínas. Aunque IGF-2/MPR y CD-MPR exposición distintas actividades, tanto a los receptores de la función objetivo recién sintetizado las enzimas lisosomales de los lisosomas.

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Glicosilfosfatidilinositol Anclado Proteínas (GPI-Enlace)

Muchos de membrana asociada a glicoproteínas no pertenecen a ninguno, ni el periférico la clase de transmembrana. Estas glicoproteínas son atados a la hoja exterior de la membrana plasmática a través de un enlace a su glicosilfosfatidilinositol C-terminal. Este tipo de unión de membrana que se conoce como un enlace GPI (siglas en Inglés) y las glicoproteínas se denominan proteínas glypiated. La estructura básica de la GPI vinculación se muestra en la figura siguiente. Esta clase de proteínas de membrana anclada fue descubierto inicialmente por su liberación de las células después del tratamiento El crudo bacteriana fosfolipasa C (siglas en Inglés: PLC). La primera glypiated mamíferos las proteínas se caracteriza fosfatasa alcalina y 5'-nucleotidasa. Una proteína glypiated clínicamente importante es la superficie de eritrocitos glicoproteína, el deterioro más acelerado de los factores, (DAF, también conocida como CD55 cluster = de diferenciación de las proteínas 55). DAF impide lisis de los eritrocitos por el complemento. Otras importantes proteínas GPI vinculadas son las enzimas acetilcolinesterasa, la molécula de adhesión celular N-CAM-120 (células neuronales molécula de adhesión-120) y los marcadores de células T Thy-1 y LFA-3 (antígeno asociado a la función de los linfocitos-3).

Estructura de la vinculación GPI

R1 menudo es más un ácido graso insaturado, pero puede ser tan –OH; R2 es un ácido graso, alquilo o un grupo alquenilo, también puede ser la ceramida en lugar de glycerolipid, también puede simplemente ser –OH: R3 es más a menudo palmítico ácido unido al carbono C2 de inositol: R4, R9 son etanolamina fosfato o –OH: R5, R6, R7, R8, R10 sustituyentes son los hidratos de carbono o –OH: .

Estructura general del anclaje GPI

Prácticamente todos los anclajes vinculados a proteínas GPI comparten la estructura del núcleo común que se representa en la figura anterior. El uso de la GPI de anclaje se ha encontrado en una amplia diversidad funcional de las proteínas de mamíferos que incluye enzimas hidrolíticas, las moléculas de adhesión, proteínas reguladoras del complemento, y los receptores. Se ha encontrado que en varios ARNm codificación de mamíferos GPI-ancladas las proteínas, el proceso de splicing alternativo de los resultados en la expresión de transmembrana y / o formas solubles del producto mismo gen. Además, algunas de estas variantes son el desarrollo regulado. Por ejemplo, las células moléculas de adhesión neural (siglas en Inglés: NCAM) existe en las formas GPI-ancladas y soluble cuando se expresa en el músculo y en GPI-ancladas y formas transmembrana cuando se expresa en el cerebro. Las estructuras de los anclajes de GPI son muy diversas, dependiendo tanto de la proteína a la cual están unidos y el organismo en el que se sintetizan.

La biosíntesis de los anclajes de GPI se produce a través de una compleja serie de tres reacciones los procesos. Inicialmente no es el premontaje de un precursor de GPI en la membrana del RE. Esto es seguido por la unión del GPI a la nueva proteína sintetizada dentro de la luz de la RE seguido por escisión del péptido señal carboxilo terminal GPI-Además. Por último, el GPI de anclaje se somete a los lípidos remodelación y / o hidratos de carbono de cadena lateral modificaciones en la sala de emergencia y aparato de Golgi. Algunas proteínas GPI-ancladas poseen dos cadenas de ácidos grasos (por ejemplo, diacilglicerol, alkylacylglycerol, alkenylacylglycerol o ceramida) que permite una asociación estable de la de proteínas con la bicapa lipídica.

GPI-ancladas las proteínas juegan un papel importante en la función del sistema inmunitario del sistema. Por ejemplo, la señalización transmembrana se sabe que ocurre como resultado de el entrecruzamiento de GPI-proteínas ancladas con anticuerpos seguido por la agrupación con un segundo anticuerpo en presencia de varias células, tales como leucocitos. Los tipos de respuestas intracelulares iniciada por GPI inducida por proteínas de señalización incluyen fosforilación de la tirosina, la producción de citoquinas, estallido oxidativo, el aumento de intracelular de Ca2+ de liberación y la proliferación celular.

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Clínica Significaciones de las Glicoproteínas

Glicoproteínas en la superficie celular son importantes para la comunicación entre las células, para mantener la estructura celular y de auto-reconocimiento por el sistema inmunológico. La alteración de la superficie celular glicoproteínas pueden, por lo tanto, producir profundos efectos fisiológicos, de los cuales varios se enumeran a continuación.

1. Los antígenos de grupo sanguíneo ABO son los hidratos de carbono de fracciones glicolípidos en la superficie de las células, así como la porción de carbohidratos suero glicoproteínas. Cuando se presente en la superficie de las células de la ABO carbohidratos están ligando a sphingolipid y, por tanto, de la glycosphingolipid clase. Cuando el ABO carbohidratos están asociados a proteínas en forma de glicoproteínas que se encuentran en el suero y se hace referencia como el secretado formas. Algunos individuos producen la glicoproteína formas de antígenos de la ABO mientras que otros no. Esta propiedad se distingue secretors de no secretors, una propiedad que tiene importancia forense como en casos de violación. Para obtener más información de los antígenos de grupo sanguíneo, incluido ABO visite el grupo sanguíneo del antígeno mutación del gen de la base de datos en NCBI.

Estructuras de los antígenos de grupo sanguíneo ABO

R representa el vínculo de la proteína en el secretada formas, sphingolipid (ceramide) en la superficie celular forma obligada, plaza abierta=GlcNAc, romboidales abiertas=galactosa, lleno cuadrado=fucosa, lleno de diamantes=GalNAc. La vinculación en el glycolipid puede incluir una forma de glucosa en una β-1,3 o β-1,4 a la galactosa inicial de residuos.

Estructura del grupo sanguíneo ABO hidratos de carbono

2. El truncamiento de eritrocitos superficie glicoproteínas lleva a la aglutinación de células, como en congénita dyserythropoietic la anemia de tipo II. También se refirió a como HEMPAS (hereditaria erythroblastic multinuclearity acidificadas-positivos con la prueba de suero).

3. Varios virus, bacterias y parásitos han explotado la presencia de la superficie celular hidratos de carbono, principalmente asociados con las proteínas (glicoproteínas), utilizando como portales de entrada en la célula.

a. Virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), agente causal del SIDA, las ganancias entrada en las células de la sistema inmune por vinculados a una clase de receptores celulares conocidos como receptores chemokine, principalmente CCR5 y CXCR4.

b. Miembros de la familia poxvirus de ganancia de entrada de virus en las células, la mayoría de migratorias a menudo leucocitos, atando a los receptores incluidos chemokine CCR1, CCR5 y CXCR4.

c. Dystroglycan (DG) es un componente del complejo distrofina-glicoproteína. Se trata de un laminina receptor codificado por un gen único y escindida por postranslational la transformación en dos proteínas, la membrana periférica α-DG transmembrana y β-DG. α-DG interactúa con laminina-2 en la lámina basal y β-DG se une al citoesqueleto contengan distrofina proteínas en los músculos y los nervios periféricos. Dirección General participa en agrin y laminina inducida acetilcolina en los receptores de la agrupación uniones neuromusculares, morfogénesis, el desarrollo temprano, y la patogénesis de las distrofias musculares. Evidencia ha demostrado que la α-DG presentes en las células de Schwann membranas es el receptor de Mycobacterium leprae y también sirve como el receptor de la clase de arenavirus patógenos. Arenavirus causan fiebre hemorrágica en humanos. Linfocítica virus de la coriomeningitis (LCMV), virus de la fiebre de Lassa (LFV), Oliveros y Mobala (todos los miembros de la familia arenavirus), todos se unen a α-DG. La especificidad de esta interacción se demostrada por la resistencia a la infección de células LCMV albergar una nula mutación en la DG.

d. Rhinoviruses utilizar apego a la ICAM-1 (molécula de adhesión intercelular-1) a ganancia de entrada en las células.

e. El parvovirus patógeno humano, B19, atribuye a los eritrocitos específicos superficie celular globoside identificadas como eritrocitos P antígeno para infectar a los eritrocitos.

f. El parásito de la malaria por Plasmodium vivax, se une a la eritrocitario chemokine receptor conocido como el grupo sanguíneo del antígeno Duffy (también conocido como el eritrocito receptor de interleucina-8) para infectar eritrocitos.

g. El MNS grupo sanguíneo del sistema es un conjunto bien caracterizado antígenos de superficie de eritrocitos que representan la variable de hidratos de carbono modificaciones de las redes transeuropeas, la glicoproteína de membrana, glycophorin. Glycophorin es el receptor celular para la gripe virus, así como el receptor de eritrocitos por la invasión del parásito del paludismo Plasmodium falciparum.

h. Helicobacter pylori es la bacteria responsable de gastritis crónica activa y úlceras gástricas y duodenales, es también el agente causal de una de las formas más comunes de cáncer en los seres humanos, el adenocarcinoma. Esta bacteria atribuye a la grupo sanguíneo del antígeno Lewis en las superficies de las células de la mucosa gástrica.

i. El virus de la rabia se une a las células a través de interacciones con la molécula de adhesión celular neural (N-CAM).

j. Herpesvirus humano tipo 6 (HHV-6) se produce la infección en prácticamente todas las personas dentro de los 2 primeros años de vida y persiste toda la vida. En pacientes inmunocomprometidos HHV-6 causa de infecciones oportunistas y es el agente causal del exanthema subitum. HHV-6 se ha relacionado a la esclerosis múltiple y la progresión del SIDA. El receptor celular para HHV-6 es la superficie celular de tipo I glicoproteína, CD46.

4. Algunos están atados a las glicoproteínas de la membrana por un vinculación de lípidos: la proteína se adjunta a los hidratos de carbono a través de fosfatidiletanolamina (PE), vinculación, y la de hidratos de carbono es a su vez de a la membrana a través de la vinculación con fosfatidilinositol (PI), que las anclas de la estructura de la membrana. La relación se denomina glycosylphosphotidylinositol (GPI) de anclaje, y proteínas que están ancladas en esta forma se denominan glypiated proteínas. El enfermedad, paroxística nocturna hemoglobinuria, los resultados de la pérdida de la superficie de eritrocitos glicoproteína, la aceleración de la decadencia - factor (DAF). DAF previene la lisis de los eritrocitos complemento. Cuando esto factor de pérdida de la superficie eritrocitaria, hemólisis anormal ocurre, con el resultado final de la hemoglobina acumulación en la orina.

5. Defectos en la correcta orientación de las glicoproteínas de los lisosomas también puede conducir a complicaciones clínicas. Deficiencias en la enzima responsable de la transferencia de GlcNAc-1-P al Man residuos (GlcNAc fosfotransferasa) en enzimas lisosomales conduce a la formación de densas cuerpos de inclusión en la formación de fibroblastos. Dos trastornos relacionados con deficiencias en la orientación de las enzimas lisosomales se denomina I-célula enfermedad (mucolipidosis II) y pseudo-Hurler polydystrophy (mucolipidosis III, también llamado mucolipidosis-HI). I-células enfermedad se caracteriza por graves retraso psicomotor, alteraciones esqueléticas, rasgos faciales toscos, doloroso Restringido movimiento articular, y la mortalidad temprana. Pseudo-Hurler polydystrophy es menos grave, que avanza más lentamente, y afligido personas viven a la edad adulta.

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Importancia Clínica de la Degradación de la Glicoproteína Defectuosos

La correcta degradación de las glicoproteínas médico tiene importantes pertinencia. Degradación se produce dentro de los lisosomas y requiere lisosómica hydrolases, denominado glycosidases. Exoglycosidases eliminar los azúcares secuencialmente de la no reducción de exposición final y sustrato Restringido especificidades. En contrario, endoglycosidases cleave hidratos de carbono de los vínculos dentro y exposición más amplio sustrato especificidades. Varios heredado los trastornos relacionados con el anormal de almacenamiento de productos de la degradación de la glicoproteína se han identificado en los seres humanos. Estos trastornos resultado de defectos en los genes de codificación específica glycosidases, lo que lleva a la degradación y posterior incompleta exceso de acumulación de glicoproteínas parcialmente degradadas. Por lo general la clase, tales trastornos que se conoce como enfermedades de almacenamiento lisosomal. Numerosas proteínas y sphinogolipids puerto modificaciones similares de hidratos de carbono. Las enzimas que eliminar estos residuos de azúcar son los mismos para ambos glicoproteínas y glicolípidos y, como tal, a menudo existe la superposición de fenotipos de las enfermedades que fueron originalmente de las cuales se haya causado por defectos en la degradación o la glicoproteína glycolipid degradación.

La siguiente figura muestra la localización de las acciones de varios glycosidases que participan en el metabolismo de la glicoproteína. Las estructuras de la hidratos de carbono en un típico complejo oligosacárido grupo están incluidos (véase Cifra por encima de los 3 principales clases de glicoproteína). Sin embargo, al conectarse, ya que sería por el indicó bonos (por ejemplo, α-2,3, o 6 indicado para la vinculación con el ácido siálico galactosa) sería la pérdida de H2O. Los bonos están indicados para por la vinculación cada línea sólida entre las estructuras. Enzima nombres en verde y enfermedades relacionadas con defectos en las enzimas son las indicadas en azul. Cada uno de nombres de la enfermedad en la imagen puede hacer clic para ir a una página descriptiva de dicha enfermedad. El cuadro siguiente figura la lista de algunas de estas enfermedades, así como afectados y la enzima clásicos síntomas de la enfermedad. Tenga en cuenta que, tal como se indica en el párrafo anterior, el almacenamiento lisosomal muchas enfermedades (por ejemplo, Tay-Sachs) resultantes de las enzimas que metabolizan defectuoso tanto y glicolípidos glicoproteínas se definen por una u otra vía defectuosos (consulte la página de Esfingolípidos para más información). Haga clic aquí para ver una versión a gran escala de esta imagen.

Vía para la degradación de las glicoproteínas


Enfermedad Deficiencia de la Enzima Síntomas / Comentarios
Aspartylglucosaminuria aspartylglicosaminidase
(N-aspartyl-β-glucosaminidase)
mental progresivo retraso, retraso en el habla y el desarrollo motor, rasgos faciales toscos
β-Mannosidosis β-mannosidase principalmente defectos neurológicos, habla
α-Mannosidosis α-mannosidase retraso mental, dystosis multiplexen, hepatoesplenomegalia, pérdida de la audición, retraso del habla
GM1 Gangliosidosis β-galactosidase también identificado como un glycosphingolipid almacenamiento enfermedad o enfermedad de almacenamiento lisosomal
Sandhoff disease β-hexosaminidases A and B también identificado como un glycosphingolipid almacenamiento enfermedad o enfermedad de almacenamiento lisosomal
Sialidosis
(también identificado como Mucolipidosis I)
neuraminidase (sialidase) mioclonus, congénita ascitis, hepatoesplenomegalia, rasgos faciales toscos, retraso mental y motor desarrollo
Fucosidosis α-fucosidase progresiva de motor y deterioro mental, retraso del crecimiento, rasgos faciales toscos, recurrente infecciones de los senos nasales y pulmonares

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Reconocimiento de Hidratos de Carbono: Las Lectinas

La capacidad de ciertas proteínas que reconocen y se unen a determinados estructuras de hidratos de carbono es de vital importancia en el conjunto de celulares homeostasis. Las proteínas que reconocen determinados tipos de hidratos de carbono que aparecen en otras proteínas y / o lípidos se conocen como lectinas. Todos los lectinas contienen un dominio de reconocimiento de los hidratos de carbono, DRC. La familia de la lectina proteínas no incluye las inmunoglobulinas que por sí mismos constituyen una clase especial de hidratos de carbono reconocer las proteínas. El laboratorio clínico definición de las lectinas se describe no inmunoglobulinas que son capaces de agglutinization diferencial (latín para "pegar a", significa agrupamiento) de eritrocitos.

Lectina Familias y sus Especificidades Hidratos de Carbono


Lectina Familia Características Vinculante Especificidad
de tipo C (7 subfamilias) requieren Ca2+ para la actividad variable
Colectinas
(de tipo C subfamilia III)
DRC C-tipo con dominios como el colágeno- variable, manosa
Galectinas
(lectinas tipo S)
sulfhidrilo-dependiente o β-galactosidasa vinculante estrictas para la β-galactósidos
Siglecs
(lectinas de tipo I)
contienen dominios de tipo inmunoglobulina ácido siálico
Phosphomannosyl receptores
(lectinas de tipo P)
reconocen manosa-6-fosfato manosa-6-fosfato
Pentraxinas estructura cuaternaria compuesta de 5 polipéptidos idénticos que forman un anillo con un agujero central variable y puede no ser hidratos de carbono
Calnexina and calreticulina el reconocimiento de las glicoproteínas plegados adecuadamente en el retículo endoplásmico glucosa
Ficolins contienen dominios de homología de fibrinógeno-como variable
Tachylectins distintos DRC pero también contienen dominio fibrinógeno como GlcNAc/GalNAc

Las Lectinas de Tipo C

Lectinas de tipo C se define inicialmente como las proteínas que tienen un DRC de aproximadamente 120 aminoácidos con una dependencia de Ca2+ iones de actividad de unión. La familia de lectina tipo C pueden ser más subdividen en al menos siete subfamilias depende de la naturaleza de otro tipo de reconocimiento no hidratos de carbono dominios, así como la estructura genética en general. lectinas de tipo C reconocer las estructuras de hidratos de carbono en diversos formas de proteínas, incluyendo las proteínas de la superficie celular y proteínas de matriz extracelular (MEC) y otros MEC estructuras que contienen las modificaciones de hidratos de carbono tales como los proteoglicanos, glicosaminoglicanos y glicolípidos. Lectinas de tipo C también muestran amplia especificidad de los tipos de hidratos de carbono al que se unen como fucosa, galactosa, glucosa, GlcNAc, maltosa, manosa y N-acetylmannosamine (ManNAc). Una de las funciones más importantes de hidratos de carbono reconocimiento por parte de las lectinas de tipo C es el papel que desempeña la función de reconocimiento de patógenos por el sistema inmune innato.

El colectinas son subtipo III lectinas de tipo C se define por tener un dominio adicional similar al colágeno. La presencia del dominio similar al colágeno permite que el colectinas para formar una estructura helicoidal triple que crea un polivalente DRC. Lectina de unión a manano, MBL (también llamada proteína de unión a manosa) es el mejor caracterizado colectina humanos. A pesar de denominarse lectina de unión a manosa, MBL en realidad muestra una mayor afinidad por GlcNAc que para la manosa. La función principal de la colectinas es el reconocimiento de estructuras microbianas en hidratos de carbono superficies que conduce a la activación de la cascada del complemento y la fagocitosis. MBL es sintetizada por el hígado y secretada a la circulación y es considerada una de las proteínas de fase aguda sintetizada por el hígado. Los niveles de expresión de la subida de MBL en respuesta a señales inflamatorias. Tras la unión de las estructuras de los hidratos de carbono en la superficie microbiana, MBL se activa el sistema del complemento. El mecanismo de activación del complemento MBL requiere la interacción de MBL con una familia de serina-proteasas denomina unión manosa-serina proteasas asociadas lectina (MASP). La acción de MBL-MASP en la lectina activa la cascada del complemento es similar a la C1q-anticuerpo complejo que activa las proteasas de serina C1r y C1s.

Las selectinas son subtipo IV lectinas de tipo C se define la presencia de la lectina tipo C DRC, un dominio de factor de crecimiento epidérmico-producto y un número variable de complemento normativo dominios repetir como proteínas. Las selectinas son también miembros de la familia de las proteínas de adhesión celular. Cada selectina está atado a la membrana plasmática a través de un dominio transmembrana único. Hay tres selectinas caracteriza que fueron identificados originalmente como las moléculas de adhesión: la molécula de adhesión endotelial de leucocitos-1 (ELAM-1), los ganglios linfáticos de ratón homing receptor de las plaquetas y proteínas de membrana de gránulos de 140. Estas tres proteínas se conocen actualmente como E-selectina, selectina L-selectina y P, respectivamente. Una función importante de las selectinas es el reclutamiento de neutrófilos a los sitios de inflamación. P-selectina es constitutivamente almacenados en gránulos de secreción de las plaquetas y células endoteliales. Mediante la estimulación de la respuesta apropiada (por ejemplo, la IL-1 y TNF-α) estas células presentan P-selectina en la superficie celular. A través de este mecanismo, P-selectina está involucrado en la mediación muy pronto las respuestas de los leucocitos a las señales inflamatorias. E-selectina es sintetizada por las células endoteliales, pero no es constitutivamente presente. Expresión de E-selectina es regulada por citocinas como la IL-1 y TNF-α. L-selectina se expresa por la mayoría de los leucocitos y juega un papel en la contratación de estos tipos de células en el tejido linfático. Expresa constitutivamente L-selectina se libera rápidamente de la superficie de los leucocitos activados. La activación de la L-selectina de señalización, a través de ligando inducida por el cross-linking, los resultados en la potenciación de las respuestas de los neutrófilos a otros estímulos.

Las Lectinas Tipo S: Galectins

Las lectinas tipo S fueron originalmente designado como tal por los miembros de la familia de origen exhibió una sulfhidrilo dependencia de los hidratos de carbono vinculantes. Las lectinas de tipo S son comúnmente como el galectinas. El galectinas son definidos por un DRC canónica tiene una afinidad por β-galactósidos. Hasta la fecha, 14 galectinas se han identificado en mamíferos. El galectinas puede se divide en tres subfamilias basándose en sus estructuras. El prototipo de la subfamilia (galectina-1, -2, -5, -7, -10, -11, -13 y -14) se compone de un único DRC, el tipo de repetición en tándem familia (galectina-4, -6, -8, -9 y -12) contiene dos homólogos DRC y el tipo quimérico familia contienen un DRC único combinado con un único terminal amino o carboxilo. Debido a su carácter polivalente, galectinas son capaces de cross-linking glicoconjugados que contienen N-acetillactosamina (LacNAc) estructuras. Actividades galectina se observan tanto en la superficie celular y intracelularmente.

Una de las funciones más importantes de la galectinas es en la regulación de la respuesta inflamatoria. Galectina-1 se expresa el antígeno estimula las células T, células B activadas y los macrófagos. La acción de la galectina-1 en estos sistemas es el de estimular la apoptosis que resulta en la muerte celular. Los efectos negativos del crecimiento de la galectina-1 también se observan en las líneas de mama y de próstata célula cancerosa. Además de galectina-1, galectina-7, -8, -9, -12 y se ha demostrado que exhiben actividad pro-apoptótica. Por el contrario, la galectina-3 presenta las actividades anti-apoptóticos en el mismo tipo de células. Considerando que los efectos pro-apoptóticos de la galectina-1 se puede observar mediante la adición de la proteína a las células T activadas, los efectos anti-apoptóticos de la galectina-3 parece ser el resultado de intracelulares actividades asociadas con la proteína. Curiosamente, la galectina-3 tiene una secuencia sorprendente similitudes con la familia de proteínas Bcl anti-apoptóticos-2. Galectina-1 es un potente inhibidor de la T activadas las respuestas inflamatorias mediadas por células. Uso de modelos inducidos de forma experimental varias enfermedades autoinmunes (por ejemplo, la miastenia gravis, la esclerosis múltiple y artritis reumatoide) se ha demostrado que la administración de galectina-1 recombinante puede mejorar significativamente la resultante de los síntomas clínicos. Por el contrario, la presencia de autoanticuerpos contra galectina-1 ha sido identificados en varios trastornos neurodegenerativos. Del mismo modo, los niveles de autoanticuerpos galectina-3 se asoció inversamente con la severidad de la enfermedad de Crohn (enfermedad inflamatoria intestinal).

Las Lectinas de Tipo I: Siglecs

Lectina tipo I es el término colectivo dado a la familia de proteínas de unión a carbohidratos que pertenecen a la inmunoglobulina (Ig) superfamilia de proteínas. La superfamilia de Ig de todas las proteínas tener al menos un dominio compuesto por dos hojas β-que disulfuro y apilados juntos. Hay por lo menos tres subtipos de dominio Ig (V-set, C1 y C2 de configuración de configuración) que se definen por el número y disposición de la β-capítulos en el dominio. Todas las lectinas de tipo I son la membrana anclados con sus centros de reprografía en el exterior de la célula. Las lectinas de tipo I se dividen en dos subfamilias principal. Una subfamilia incluye las moléculas de adhesión celular, L1, N-CAM y la molécula de adhesión intercelular 1- (ICAM-1), así como las glicoproteínas de la superficie celular CD83 y CD2. La subfamilia se compone de la Siglecs que se llaman así debido a su especificidad de unión para los residuos de ácido siálico. Siglecs también se caracterizan por la presencia de un dominio típico de Ig V-fijado en el su terminales amino seguida por un número variable de dominios conjunto C2.

El siglecs se expresa sobre todo en las células del sistema hematopoyético. Una lectina macrófagos como molécula de adhesión CD22 y el denominado sialoadhesin, otro miembro de la superfamilia de Ig que muestra expresión restringida de células B fueron los dos primeros miembros del grupo Siglec a caracterizar. Ambos sialoadhesin y CD22 se demostró que median las interacciones célula-célula a través de sus habilidades para reconocen glicoconjugados sialylated. Sialoadhesin que ahora se conoce como siglec-1 y CD22 como siglec-2 en referencia a su ser el primer miembro y el segundo se caracteriza, respectivamente. Hasta la fecha, por lo menos 11 Siglecs se han caracterizado. Al igual que el pentraxinas, el siglecs, principalmente el siglec-3 de la familia, están involucrados en los aspectos reglamentarios de las reacciones de inmunidad innata. Todos los Siglec-3 de la familia miembros contienen un motivo en sus colas intracelular denomina immunoreceptor tirosina basado en motivo de inhibición (ITIM) indicando que estas proteínas actúan como receptores inhibitorios en las células hematopoyéticas. Asociada a la ITIM es un residuo de tirosina que se convierte en fosforilada en respuesta a la activación de la activación de los receptores. La función de la ITIM es fosfatasas contratar a los complejos receptor activado, por lo tanto, la desactivación de la activación de los receptores por la eliminación de fosfato. La presencia de fosfotirosina en la cola citoplasmática de siglec-3 También mejora la interacción posterior con ligandos sialylated lo que sugiere que la tirosina fosforilación juega un papel regulador en la unión del ligando a siglec-3.

Pentraxinas

La familia pentraxina de las lectinas se define por tener similitudes con la secuencia primaria principales reactantes de fase aguda, la proteína C-reactiva (PCR) y el componente amiloide sérico P (SAP). El pentraxinas asumir un complejo de múltiples subunidades característica que consiste de cinco a diez idénticos subunidades que forman una estructura de anillo pentamérica con un núcleo central abierto, de ahí la pentraxina plazo. La identidad original aplicado a la PCR se deriva de la observación de que se trataba de una similar a anticuerpo moléculas asociadas con el componente polisacárido C de la bacteria neumocócica. PCR se demostró originalmente para ser un complemento de precipitación de activación con una alta afinidad por fosfocolina. Aunque no se identificó originalmente como una proteína de unión a carbohidratos, la PCR se encontró a exhibir afinidad por galactanos (galactosa-oligosacáridos que contienen) y phosphogalactose. Del mismo modo, SAP no sólo tiene la especificidad de unión a carbohidratos también tiene una afinidad por fosfoetanolamina. En general, la pentraxinas representan una clase de moléculas que el calcio presentan unión dependiente de a una serie de sustancias teniendo ésteres fosfato e hidratos de carbono. Clases de pentraxinas han ha dividido en las similitudes con la unión a la PCR (preferencia es decir, para phosphocholines) o SAP (Es decir, la preferencia por phosphoethanolamines).

Otra característica que define asociadas a pentraxinas es la observación de que su expresión es marcadamente aumentado como consecuencia de las actividades de inmunomoduladores moléculas tales como la IL-1 y TNF-α, así como en respuesta a una lesión tisular y necrosis. Tanto la IL-1 e IL-6 dramáticamente puede inducir la respuesta de fase aguda de la el hígado que conduce a aumento de la síntesis y la secreción de la PCR. Un papel para el pentraxinas en innatas funciones de la inmunidad es sugerido por su reactividad con el sistema del complemento, así como fagocíticas leucocitos. La PCR es mostrado de manera consistente para activar la vía clásica del complemento y se une al sitio del complemento inducida por la lesión de la célula.

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Trastornos Congénitos de Glicosilación (CDG)

Congénita trastornos de la glicosilación (CDG) representan una constelación de enfermedades que resultado de defectos en el N-ligados glicosilación vía. Estas enfermedades se agrupan en dos grandes categorías. CDG enfermedades del grupo I se definen por alteraciones / deficiencias en la síntesis y / o transferencia de la dolichol-oligosacáridos Pirofosfato asn precursor de residuos en las proteínas sustrato. Grupo II CDG enfermedades definidos como aquellos que son resultado de defectos en los N-ligando glycan transformación. Es importante señalar que estas trastornos son sólo el reflejo de las deficiencias de N-glicosilación y que enfermedades o trastornos se sabe que el resultado de deficiencias en O-glicosilación, GPI-vinculación y la biosíntesis de proteoglicanos, todos los cuales implican Además de hidratos de carbono y remodelación en el contexto de una proteína espina dorsal. Para más información sobre ambos N-ligado y O-ligados glicosilación ver los defectos Congénita Glicosilación Trastornos de la Página.

CDG-Ia es el más comúnmente se producen CDG, con la aparición en los individuos de la siendo más alto linaje. Aunque existe una considerable variabilidad en la fenotipos clínicos observados en pacientes CDG-Ia, siempre hay algún nivel de retraso psicomotor. Además, los niños son ataxic y esquelético anormalidades que consta de extremidades largas y cortas torsos. Debido al defectuoso síntesis de factores de coagulación por el hígado (principalmente el factor XI, antitrombina III, proteína C y proteína S), los pacientes tienen graves defectos de la coagulación. Agregando a la situación es hepatomegalia con la consiguiente disfunción hepática. CDG-Ia el resultado de mutaciones en phosphomannomutase 2 (PMM2) la enzima que es necesaria para convertir el Man-6-P para el Man-1-P, utilizado en la generación del GDP-Man. Por encima de 60 mutaciones en PMM2 se han identificado que, o bien disminuir la actividad enzimática o la estabilidad.

CDG-IIc es más comúnmente conocida como el síndrome de deficiencia de adhesión leucocitaria II (LAD II). LAD II, pertenece a la clase de los trastornos a que se refiere como principales síndromes de inmunodeficiencia como los síntomas de la enfermedad se manifiestan debido a la defectos en la función leucocitaria. Los síntomas de la LAD II se caracteriza por la única rasgos faciales, las infecciones de repetición, la persistencia de leucocitosis, defectuoso quimiotaxis de neutrófilos y graves de crecimiento y retraso mental. La genética defecto resultante en LAD II está en el camino de conduce a la utilización fucosa pérdida de fucosylated glicanos en la superficie de la célula. Una característica adicional de LAD II es que los pocos individuos puerto de Bombay (hh), tipo de sangre en el lugar como ABO así como la falta de antígenos de grupo sanguíneo Lewis. La sangre de Bombay tipo se caracteriza por una deficiencia en la H (denominado de tipo O), A antígenos y B debido a la pérdida de la fucosa de residuos. Cada uno de estos grupos sanguíneos contiene antígenos Fuc-α-1 ,2-Gal modificación que es el final de hidratos de carbono además de estos antígenos. Estos fucosylation reacciones son catalizadas por α-1,2-fucosyltransferase que está codificada por el H y Se loci. El recuento de neutrófilos defectuosos quimiotaxis es debido a la pérdida de un selectina ligando en estas células. Este ligando Lewisx es el sialylated antígeno, otro grupo sanguíneo del antígeno.

El infecciones recurrentes observados en los pacientes LAD II son el resultado de la defectuosa función de los neutrófilos. Los neutrófilos están implicados en las respuestas a la inmunidad innata infección bacteriana. Para llevar a cabo su papel en la defensa de los mecanismos de acogida, neutrófilos debe adherirse a la superficie del endotelio en el lugar de que la inflamación es un evento mediado por moléculas de adhesión de superficie celular. El selectina familia (E-, L-, y P-selectins) de los animales son necesarios para lectinas mediar en el proceso inicial de la adhesión de neutrófilos al endotelio. El selectins reconocer sialylated fucosylated lactosamines caracteriza por la Lewisx antígeno. Una vez que los neutrófilos se adhieran and roll a lo largo de la superficie de el endotelio (debido al flujo vascular), la familia de la integrina adhesión permitir que las moléculas de adhesión firme seguido por la penetración de tejidos. Un trastorno, llamado LAD I, es causada por la ausencia de CD18, que es el de la subunidad β2 integrina leucocitos se encuentran en la superficie de neutrófilos y monocitos.

Porque hay una pérdida generalizada de antígenos en fucosylated LAD II pacientes, cada uno de los cuales puede formarse a través de las acciones de varios fucosyltransferases, el papel de estas enzimas en la enfermedad puede ser gobernado fuera. Además, los niveles normales de la α-1,2-, α-1,3- y α-1,4-fucosyltransferases fueron observados en el suero de individuos LAD II. Estas observaciones se indica que las vías con el GDP-fucosa síntesis o la utilización por el fucosyltransferases en el Golgi debe ser deficiente en LAD II. Fucosa se puede convertido en el GDP-fucosa por salvar de la libertad de fucosa (exógenos o derivados a través de glycoconjugate degradación) o por epimerization del GDP-manosa. Con el fin de GDP-fucosa a ser utilizados por Golgi fucosyltransferases hay que transportados en el citosol de la Golgi donde se sintetizan. Exámenes de las enzimas que intervienen en la síntesis y el transporte de PIB-fucosa se han llevado a cabo. Si bien la actividad de una de las enzimas de PIB-manosa epimerization (GDP-D-manosa 4,6-dehidratasa, GMD) ha demostrado ser reducida en pacientes LAD II, se ha se determinó que el principal defecto que causa LAD II es un deterioro en la transporte del GDP-fucosa en el Golgi. Esta última reacción es catalizada por la PIB-fucosa transportista codificada por el gen FUCT1 (también identificado como soluto transportista familia 35, miembro C1: SCL35C1).

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Última modificación: 2 de junio de 2016