6.11.9.2 Úloha struktur jádra 2

Změny v expresi a aktivitě C2GnT1 nastávají po aktivaci lymfocytů interleukinem-2,162 a po enterocytární diferenciaci buněk Caco-2.172 To naznačuje ústřední roli C2GnT v biologických odpovědích buněk.

Lidský antigen přirozeného zabíječe (HNK-1), 3-sulfo-glukuronová kyselinaβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, je autoantigenem u periferní demyelinativní neuropatie a má roli v migraci buněk. Bylo prokázáno, že HNK-1 je navázán na O-glykany se strukturou jádra 2 ve svalově specifické Ser/Thr/Pro- bohaté doméně adhezivních molekul nervových buněk.173 Struktura jádra 2 na molekulách podobných mucinu na endoteliálních buňkách a leukocytech je lešením pro selektinové ligandy a C2GnT hraje důležitou roli při syntéze selektinových ligandů. Glykoprotein PSGL-1 podobný mucinu na povrchu buněk nese vysoce afinitní ligandy pro selektiny, navázané na jádro 2.174,175 Buňky CHO exprimující PSGL-1 normálně nevykazují SLex, ale po transfekci C2GnT1 se tyto buňky vážou na P-selektin. Tyr-sulfát se rovněž podílí na interakcích P-selektin-PSGL-1.175 U myší leukemické buněčné linie WEHI-3 bylo zjištěno, že struktura core 2 nesoucí sialyl-Lewisx determinant je selektivně exprimována na PSGL-1.176 Nádorové buňky mají také schopnost vázat se selektiny prostřednictvím jejich O-glykanů a tato interakce může přispívat k migraci nádorových buněk do sekundárního místa tkáně.

Myši, které mají deleci v genu C2GnT1, vykazují snížené množství selektinových ligandů a také snížené interakce mezi leukocyty a endotelem prostřednictvím selektinů, jako je stáčení leukocytů podél endotelu, nábor leukocytů do peritonea a migrace lymfocytů do periferních lymfatických uzlin.27 U myší C2GnT1 (-/-) byl ovlivněn především pohyb B-buněk.177 To naznačuje význam C2GnT1 v procesu navádění lymfocytů a v zánětu a možná také v metastazování rakoviny. Bylo prokázáno, že sulfatace selektinových ligandů v 6-sulfo-sialyl-Lewisx vede ke zvýšené afinitě k L-selektinu. C2GnT1 i GlcNAc6ST přispívají k syntéze vysoce afinitních ligandů L-selektinu. Deficit C2GnT1 i sulfotransferázy GlcNAc6ST u myší tedy dále snižuje homing lymfocytů do periferních lymfatických uzlin.178

Zrání dendritických buněk je spojeno se sníženou expresí C2GnT1, ztrátou exprese sialylu-Lewisx a současným zvýšením exprese sialyltransferáz ST3Gal-I a ST6GalNAc-II.179 Zdá se tedy, že exprese sialylu-Lewisx i migrace DC jsou regulovány C2GnT1. Zdá se, že C2GnT1 také reguluje apoptózu.180 V thymu nezralé lymfocyty, které se diferencují a přesouvají z kůry thymu do dřeně, ztrácejí expresi C2GnT.67 Protože struktury jádra 2 mohou vázat endogenní lektin galectin-1, který indukuje apoptózu, poskytuje nepřítomnost jádra 2 mechanismus přežití dozrávajících lymfocytů. Galectin-1 indukuje apoptózu u buněk karcinomu prostaty LNCaP s prostatickým specifickým antigenem (PSA)+, ale ne u buněčné linie odolné vůči galectinu-1 a PSA. C2GnT1 je v subklonu PSA- rezistentním vůči galektinu-1 downregulován, což naznačuje, že za apoptózu vyvolanou galektinem mohou být zodpovědné struktury jádra 2.181

Několik stavů je spojeno se změněnou aktivitou nebo expresí C2GnT1. Aktivita C2GnT1 je zvýšena specificky v srdečních tkáních diabetických nebo hyperglykemických potkanů.34 U pacientů s diabetem 1. a 2. typu bylo zjištěno zvýšení exprese C2GnT1 v polymorfonukleárních leukocytech.182 Vysoká aktivita C2GnT1 může pravděpodobně podporovat adhezi leukocytů a endoteliálních buněk a kapilární okluze. Mechanismy těchto změn je třeba ještě prokázat.

U některých nádorových buněk byla zjištěna zvýšená aktivita C2GnT1, zatímco u jiných buněk může být aktivita snížena. Invazivní charakter nádorových buněk často odpovídá vysoké expresi C2GnT1 a schopnosti nádorových buněk interagovat s endotelem prostřednictvím selektinů. Exprese C2GnT1 je tak spojena se špatnou prognózou a maligním potenciálem u karcinomu tlustého střeva, plic a prostaty.29 Exprese C2GnT1 koreluje s cévní invazí a hloubkou nádoru u karcinomu tlustého střeva.30 Zvýšení exprese C2GnT1 u adenokarcinomu plic koreluje s maligním potenciálem a metastazováním do lymfatických uzlin.29 Ve tkáních lidského karcinomu prostaty koreluje exprese C2GnT1 s progresí onemocnění a její exprese je užitečným prognostickým markerem.31 Za použití buněk karcinomu prostaty LNCap Hagisawa a spol.31 prokázali, že C2GnT1 usnadňuje adhezi nádorových buněk ke glykoproteinům extracelulární matrix, což může přispívat ke vzniku invazivních a agresivních nádorů.

Aktivita C2GnT1 je snížena u recidivující nebo progredující roztroušené sklerózy,183 což může pravděpodobně souviset s autoimunitním procesem a vlivem zánětlivých cytokinů, které mají potenciál regulovat glykosylaci. Aktivita se normalizovala po léčbě protizánětlivým IFN-β1a. Prozánětlivý cytokin TNF-α významně snižuje expresi mRNA C2GnT1 v endotelových buňkách lidské pupečníkové žíly.81 Apoptotické a TNF-α ošetřené endotelové buňky aorty prasat mají také velmi nízkou aktivitu C2GnT1.77 Naopak aktivita C1GalT77 a exprese mRNA81 se po stimulaci endotelových buněk TNF-α zvyšují. Exprese C2GnT1 a selektinových ligandů v lidských T-buňkách může být stimulována cytokiny, jako je IL-2 a další interleukiny.184 Aktivace buněk vedoucí ke změnám cytokinů tedy může mít vliv na adhezivitu buněk a jejich schopnost podstoupit proces homingu.

To naznačuje, že TNF-α, který je spojen se zánětlivým prostředím, podporuje vznik struktur core 1 v endoteliálních buňkách. Vzhledem k tomu, že elongační enzym core 1 (β3GnT3) vykazuje v lidských endoteliálních buňkách nízkou expresi (viz oddíl 6.11.13.1), předpokládá se, že hlavním nositelem selektinových ligandů je core 2. Snížení jádra 2 může být mechanismem negativní zpětné vazby, kterým se snižuje infiltrace leukocytů do místa zánětu.

Na rozdíl od endoteliálních buněk zvýšil TNF-α aktivitu C2GnT1 v kultivovaných primárních hovězích synoviocytech, které normálně nemají detekovatelné hladiny této aktivity.78 Lidské buňky odvozené z kostí a chrupavek, ale ne hovězí chondrocyty, mají aktivitu enzymu, který syntetizuje jádro 2.79,80 Zbývá prokázat, zda struktury jádra 2 v kostních glykoproteinech mají také adhezivní úlohu.

U buněk karcinomu prsu probíhá syntéza O-glykanových struktur jádra 1 a 2 hlavně v cis-mediálním Golgiho kompartmentu s určitým přesahem směrem ke střednímu Golgiho kompartmentu. Bylo prokázáno, že sialyltransferáza ST3Gal-I, která působí na substrát jádra 1, je v buňkách mléčné žlázy lokalizována pomocí imunocytochemie hlavně v mediálním a trans Golgiho kompartmentu. Její lokalizace se tedy částečně překrývá s lokalizací C2GnT1. Transfekční experimenty dokazují, že mezi oběma enzymy skutečně dochází ke konkurenci. Relativní hladiny exprese a aktivity těchto dvou enzymů tedy řídí relativní distribuci buď vysoce sialylovaných, nebo komplexních řetězců s jádrem 2 struktury mucinu MUC1.55

A6-sialyltransferáza ST6GalNAc-I, která působí na GalNAc-peptid nebo Galβ1-3GalNAc-peptid, je široce distribuována v Golgi a syntézou sialylα2-6 GalNAc- nebo sialylα2-6(Galβ1-3)GalNAc- může vypínat syntézu jádra 2. V případě, že sialylα2-6 GalNAc- nebo sialylα2-6(Galβ1-3)GalNAc- je syntetizován, může být syntéza jádra 2 vypnuta. Transmembránová doména ST6GalNAc-I je zřejmě zodpovědná za lokalizaci enzymu. Mutantní konstrukt C2GnT1 obsahující transmembránovou doménu ST6GalNAc-I se tedy lokalizoval do trans Golgi.165 Protože jádro 1, substrát pro C2GnT1, je normálně zpracováváno předtím, než se dostane do trans Golgi, nová lokalizace C2GnT1 vedla k neúčinné syntéze jádra 2. V důsledku toho se C2GnT1 dostal do trans Golgi. To naznačuje význam funkční montážní linky při řízení biosyntézy O-glykanů.

.