6.11.9.2 Papel de las estructuras del núcleo 2
Los cambios en la expresión y la actividad de C2GnT1 se producen tras la activación de los linfocitos con interleucina-2,162 y tras la diferenciación enterocítica de las células Caco-2.172 Esto indica un papel central de C2GnT en las respuestas biológicas de las células.
El antígeno natural killer humano (HNK-1), el ácido 3-sulfo-glucurónicoβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, es un autoantígeno en la neuropatía desmielinizante periférica y tiene un papel en la migración celular. Se ha demostrado que la HNK-1 está unida a O-glicanos con estructuras de núcleo 2 en el dominio Ser/Thr/Pro específico del músculo de las moléculas de adhesión celular neural.173 La estructura de núcleo 2 en las moléculas similares a la mucina en las células endoteliales y los leucocitos es un andamio para los ligandos de selectina y la C2GnT desempeña un papel importante en la síntesis de ligandos de selectina. La glicoproteína similar a la mucina de la superficie celular PSGL-1 lleva ligandos de alta afinidad para las selectinas, unidos al núcleo 2.174,175 Las células CHO que expresan PSGL-1 normalmente no muestran SLex, pero tras la transfección con C2GnT1, estas células se unen a la selectina P. El tirosulfato también participa en las interacciones P-selectina-PSGL-1.175 En una línea celular de leucemia de ratón WEHI-3, se ha encontrado que la estructura del núcleo 2 que lleva el determinante sialil-Lewisx se expresa selectivamente en PSGL-1.176 Las células cancerosas también tienen la capacidad de unirse a las selectinas a través de sus O-glicanos, y esta interacción puede contribuir a la migración de las células cancerosas a un sitio de tejido secundario.
Los ratones que tienen una deleción en el gen C2GnT1 presentan cantidades reducidas de ligandos de selectinas, así como interacciones reducidas entre los leucocitos y el endotelio a través de las selectinas, como el enrollamiento de los leucocitos a lo largo del endotelio, el reclutamiento de leucocitos en el peritoneo y la migración de linfocitos a los ganglios linfáticos periféricos.27 Principalmente el tráfico de células B se vio afectado en los ratones C2GnT1 (-/-).177 Esto indica la importancia de C2GnT1 en el proceso de homing de los linfocitos y en la inflamación, y posiblemente también en la metástasis del cáncer. Se ha demostrado que la sulfatación de los ligandos de selectina en 6-sulfo-sialil-Lewisx conduce a una mayor afinidad por la L-selectina. Tanto C2GnT1 como GlcNAc6ST contribuyen a la síntesis de ligandos de alta afinidad de la L-selectina. Por lo tanto, la deficiencia en ratones tanto de C2GnT1 como de la sulfotransferasa GlcNAc6ST reduce aún más la homing de los linfocitos a los ganglios linfáticos periféricos.178
La maduración de las células dendríticas se asocia con una disminución de la expresión de C2GnT1, una pérdida de la expresión de sialil-Lewisx y un aumento concomitante de la expresión de las sialiltransferasas ST3Gal-I y ST6GalNAc-II.179 Así pues, la expresión de sialil-Lewisx, así como la migración de las CD, parece estar regulada por C2GnT1. La C2GnT1 también parece regular la apoptosis.180 En el timo, los linfocitos inmaduros que se diferencian y pasan de la corteza tímica a la médula pierden la expresión de la C2GnT.67 Dado que las estructuras del núcleo 2 pueden unirse a la lectina endógena que induce la apoptosis, la galectina-1, la ausencia del núcleo 2 proporciona un mecanismo de supervivencia para los linfocitos en maduración. La galectina-1 induce la apoptosis en las células de cáncer de próstata LNCaP con antígeno específico de próstata (PSA), pero no en una línea celular PSA resistente a la galectina-1. La C2GnT1 está regulada a la baja en el subclon PSA- resistente a la galectina-1, lo que indica que las estructuras del núcleo 2 pueden ser responsables de la apoptosis inducida por la galectina.181
Diversas condiciones se asocian con una actividad o expresión alterada de la C2GnT1. La actividad de la C2GnT1 está aumentada específicamente en los tejidos del corazón de las ratas diabéticas o hiperglucémicas.34 Se ha encontrado un aumento de la expresión de la C2GnT1 en los leucocitos polimorfonucleares en pacientes con diabetes de tipo 1 y 2.182 La elevada actividad de la C2GnT1 puede promover posiblemente la adhesión de los leucocitos a las células endoteliales y las oclusiones capilares. Los mecanismos de estas alteraciones están por demostrar.
En algunas células cancerosas se ha encontrado que la actividad de la C2GnT1 está aumentada, mientras que en otras células la actividad puede estar disminuida. El carácter invasivo de las células cancerosas se corresponde frecuentemente con una elevada expresión de C2GnT1 y con la capacidad de las células cancerosas de interactuar con el endotelio a través de las selectinas. Así, la expresión de C2GnT1 se asocia con un mal pronóstico y un potencial maligno en el cáncer de colon, pulmón y próstata.29 La expresión de C2GnT1 se correlaciona con la invasión de los vasos y la profundidad del tumor en el cáncer de colon.30 El aumento de la expresión de C2GnT1 en el adenocarcinoma de pulmón se ha correlacionado con el potencial maligno y la metástasis en los ganglios linfáticos.29 En los tejidos del cáncer de próstata humano, la expresión de C2GnT1 se correlaciona con la progresión de la enfermedad y su expresión es un marcador pronóstico útil.31 Utilizando células de cáncer de próstata LNCap, Hagisawa et al.31 demostraron que la C2GnT1 facilitaba la adhesión de las células cancerosas a las glicoproteínas de la matriz extracelular, lo que puede contribuir a la formación de tumores invasivos y agresivos.
La actividad de la C2GnT1 está disminuida en la esclerosis múltiple en recaída o en progresión,183 y esto puede estar posiblemente relacionado con el proceso autoinmune y la influencia de las citoquinas inflamatorias que tienen el potencial de regular la glicosilación. La actividad se normalizó tras el tratamiento con el antiinflamatorio IFN-β1a. La citocina proinflamatoria TNF-α disminuye significativamente la expresión del ARNm de la C2GnT1 en las células endoteliales de la vena umbilical humana.81 Las células endoteliales aórticas porcinas apoptóticas y tratadas con TNF-α también tienen una actividad muy baja de la C2GnT1.77 En cambio, la actividad de la C1GalT77 y la expresión del ARNm81 aumentan tras la estimulación de las células endoteliales con TNF-α. La expresión de C2GnT1 y de los ligandos de selectina en las células T humanas puede ser estimulada por citocinas como la IL-2 y otras interleucinas.184 Así pues, la activación celular que da lugar a cambios en las citocinas puede repercutir en la adhesividad de las células y en su capacidad para someterse al proceso de homing.
Esto sugiere que el TNF-α, que se asocia a un entorno inflamatorio, promueve la aparición de estructuras core 1 en las células endoteliales. Dado que la enzima de elongación del núcleo 1 (β3GnT3) muestra una baja expresión en las células endoteliales humanas (véase el apartado 6.11.13.1), se espera que el núcleo 2 sea el principal portador de ligandos de selectinas. Una reducción del núcleo 2 puede ser un mecanismo de retroalimentación negativa por el que se reduce la infiltración de leucocitos al lugar de la inflamación.
En contraste con las células endoteliales, el TNF-α aumentó la actividad de la C2GnT1 en sinoviocitos primarios cultivados que normalmente no tienen niveles detectables de la actividad.78 Las células humanas derivadas del hueso y del cartílago, pero no los condrocitos bovinos, tienen actividades de la enzima que sintetiza el núcleo 2.79,80 Queda por demostrar si las estructuras del núcleo 2 en las glicoproteínas óseas también tienen funciones adhesivas.
En las células del cáncer de mama, la síntesis de las estructuras del núcleo 1 y 2 del O-glicano se produce principalmente en el compartimento de Golgi cis-medial con cierto solapamiento hacia el Golgi medial. La sialiltransferasa ST3Gal-I que actúa sobre el sustrato del núcleo 1 ha demostrado estar localizada por inmunocitoquímica principalmente en los compartimentos de Golgi medial y trans en las células mamarias. Por tanto, su localización se solapa parcialmente con la de C2GnT1. Los experimentos de transfección demuestran que la competencia entre las dos enzimas tiene lugar. Así pues, los niveles de expresión y las actividades relativas de estas dos enzimas controlan la distribución relativa de las cadenas altamente sialiladas o complejas con estructuras de núcleo 2 de la mucina MUC1.55
La α6-sialiltransferasa ST6GalNAc-I que actúa sobre el péptido GalNAc o Galβ1-3GalNAc está ampliamente distribuida en el Golgi, y al sintetizar sialilα2-6 GalNAc- o sialilα2-6(Galβ1-3)GalNAc- puede desactivar la síntesis del núcleo 2. El dominio transmembrana de la ST6GalNAc-I parece ser el responsable de la localización de la enzima. Así, una construcción mutante de C2GnT1 que contiene el dominio transmembrana de ST6GalNAc-I se localizó en el trans Golgi.165 Dado que el núcleo 1, el sustrato de C2GnT1, se procesa normalmente antes de llegar al trans Golgi, la nueva localización de C2GnT1 dio lugar a una síntesis ineficiente del núcleo 2. Esto sugiere la importancia de un ensamblaje funcional de la enzima. Esto sugiere la importancia de una línea de montaje funcional en el control de la biosíntesis de O-glicanos.