6.11.9.2 Rolle af Core 2-strukturer

Ændringer i ekspressionen og aktiviteten af C2GnT1 forekommer ved aktivering af lymfocytter med interleukin-2,162 og efter enterocytisk differentiering af Caco-2 celler.172 Dette indikerer en central rolle for C2GnT i cellernes biologiske responser.

Det humane naturlige killer-antigen (HNK-1), 3-sulfo-glucuronsyreβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, er et autoantigen i perifer demyelinativ neuropati og har en rolle i cellemigration. HNK-1 er blevet vist at være knyttet til O-glykaner med core 2-strukturer i det muskelspecifikke Ser/Thr/Pro-rige domæne af neurale celleadhæsionsmolekyler.173 Core 2-strukturen på mucinlignende molekyler på endothelceller og leukocytter er et stillads for selectin-ligander, og C2GnT spiller en vigtig rolle i syntesen af selectin-ligander. Celleoverfladens mucinlignende glykoprotein PSGL-1 bærer højaffinitetsligander for selectiner, der er knyttet til core 2.174,175 CHO-celler, der udtrykker PSGL-1, viser normalt ikke SLex, men ved transfektion med C2GnT1 binder disse celler til P-selectin. Tyr-sulfat deltager også i P-selectin-PSGL-1-interaktionerne.175 I en museleukæmi WEHI-3 cellelinje har det vist sig, at core 2-strukturen, der bærer sialyl-Lewisx-determinanten, udtrykkes selektivt på PSGL-1.176 Kræftceller har også evnen til at binde til selektiner via deres O-glykaner, og denne interaktion kan bidrage til kræftcellers migration til et sekundært vævssted.

Mus med en deletion i C2GnT1-genet udviser reducerede mængder af selectin-ligander samt reducerede interaktioner mellem leukocytter og endothelet via selectiner, såsom leukocytternes rulning langs endothelet, leukocytternes rekruttering til peritoneum og lymfocytternes migration til perifere lymfeknuder.27 Primært B-celle-trafikken var påvirket i C2GnT1 (-/-) mus.177 Dette indikerer C2GnT1’s betydning for lymfocythomingprocessen og for inflammation og muligvis også for metastase af kræft. Sulfatering af selectin-ligander i 6-sulfo-sialyl-Lewisx er blevet vist at føre til øget affinitet for L-selectin. Både C2GnT1 og GlcNAc6ST bidrager til syntesen af L-selectin-ligander med høj affinitet. Manglende mangel hos mus på både C2GnT1 og sulfotransferase GlcNAc6ST reducerer således yderligere lymfocytternes homing til perifere lymfeknuder.178

Maturering af dendritiske celler er forbundet med en nedsat ekspression af C2GnT1, et tab af sialyl-Lewisx-ekspression og en samtidig stigning i ekspressionen af sialyltransferaserne ST3Gal-I og ST6GalNAc-II.179 Således synes ekspressionen af sialyl-Lewisx samt migrationen af DC at være reguleret af C2GnT1. C2GnT1 synes også at regulere apoptose.180 I thymus mister umodne lymfocytter, der differentierer og bevæger sig fra den thymiske cortex til medulla, ekspressionen af C2GnT.67 Da core 2-strukturer kan binde det apoptoseinducerende endogene lektin, galectin-1, giver fraværet af core 2 en overlevelsesmekanisme for modnende lymfocytter. Galectin-1 inducerer apoptose i prostataspecifikt antigen (PSA)+ prostatakræftceller LNCaP, men ikke i en galectin-1-resistent PSA-cellelinje. C2GnT1 er nedreguleret i den galectin-1-resistente PSA-underklon, hvilket indikerer, at core 2-strukturer kan være ansvarlige for den galectin-inducerede apoptose.181

Flere tilstande er forbundet med ændret C2GnT1-aktivitet eller -udtryk. C2GnT1-aktiviteten øges specifikt i hjertevæv hos diabetiske eller hyperglykæmiske rotter.34 Der blev fundet en stigning i C2GnT1-ekspression i polymorphonukleære leukocytter hos patienter med type 1- og 2-diabetes.182 Den høje C2GnT1-aktivitet kan muligvis fremme leukocyt-endothelcelleadhæsion og kapillærokklusioner. Mekanismerne for disse ændringer mangler stadig at blive vist.

I nogle kræftceller har man fundet, at C2GnT1-aktiviteten er øget, mens aktiviteten i andre celler kan være nedsat. Kræftcellers invasive karakter svarer ofte til en høj ekspression af C2GnT1 og kræftcellers evne til at interagere med endothelet via selectiner. Ekspression af C2GnT1 er således forbundet med en dårlig prognose og malignt potentiale i tyktarms-, lunge- og prostatakræft.29 C2GnT1-ekspression korrelerer med karinvasion og tumordybde i tyktarmskræft.30 Stigningen i C2GnT1-ekspression i lungeadenocarcinom er blevet korreleret med malignt potentiale og lymfeknudemetastase.29 I humant prostatakræftvæv korrelerer C2GnT1-ekspression med sygdomsprogression, og dens ekspression er en nyttig prognostisk markør.31 Ved hjælp af prostatacancerceller LNCap viste Hagisawa et al.31 , at C2GnT1 lettede kræftcellers adhæsion til ekstracellulære matrixglycoproteiner, hvilket kan bidrage til dannelsen af invasive og aggressive tumorer.

Aktiviteten af C2GnT1 er nedsat ved recidiverende eller progredierende multipel sklerose,183 og dette kan muligvis være relateret til den autoimmune proces og indflydelsen af inflammatoriske cytokiner, der har potentiale til at regulere glykosylering. Aktiviteten normaliseredes ved behandling med det antiinflammatoriske IFN-β1a. Det proinflammatoriske cytokin TNF-α nedsætter signifikant C2GnT1 mRNA-ekspressionen i humane navleveneendothelceller.81 Apoptotiske og TNF-α-behandlede aortiske svineendothelceller har også en meget lav aktivitet af C2GnT1.77 I modsætning hertil øges C1GalT-aktiviteten77 og mRNA-ekspressionen81 ved stimulering af endothelceller med TNF-α. Ekspressionen af C2GnT1 og selectin-ligander i humane T-celler kan stimuleres af cytokiner som IL-2 og andre interleukiner.184 Således kan celleaktivering, der resulterer i cytokinændringer, have indflydelse på cellernes adhæsivitet og deres evne til at gennemgå homing-processen.

Dette tyder på, at TNF-α, som er forbundet med et inflammatorisk miljø, fremmer fremkomsten af core 1-strukturer i endothelceller. Da kerne 1-elongationsenzymet (β3GnT3) viser en lav ekspression i humane endothelceller (se afsnit 6.11.13.1), forventes kerne 2 at være den vigtigste bærer af selectin-ligander. En reduktion af core 2 kan være en negativ feedback-mekanisme, hvorved infiltrationen af leukocytter til betændelsesstedet reduceres.

I modsætning til endothelceller øgede TNF-α aktiviteten af C2GnT1 i dyrkede primære bovine synoviocytter, som normalt ikke har nogen påviselige niveauer af aktiviteten.78 Menneskelige celler afledt af knogle og brusk, men ikke bovine chondrocytter, har aktiviteter af det enzym, der syntetiserer core 2.79,80 Det mangler at blive vist, om core 2-strukturerne i knogleglykoproteiner også har adhæsive roller.

I brystkræftceller sker syntesen af O-glycan core 1 og 2 strukturer hovedsageligt i det cis-mediale Golgi-kompartment med et vist overlap mod det mediale Golgi. Sialyltransferasen ST3Gal-I, der virker på core 1-substratet, har vist sig at være lokaliseret ved immunocytokemi hovedsagelig til de mediale og trans-Golgi-kompartmenter i brystceller. Dets lokalisering overlapper derfor delvist med C2GnT1’s lokalisering. Transfektionseksperimenter beviser, at der faktisk finder konkurrence mellem de to enzymer sted. Således kontrollerer de relative ekspressionsniveauer og aktiviteter af disse to enzymer den relative fordeling af enten højt sialylerede eller komplekse kæder med core 2 strukturer af MUC1 mucin.55

Den α6-sialyltransferase ST6GalNAc-I, der virker på GalNAc-peptid eller Galβ1-3GalNAc-peptid, er bredt fordelt i Golgi, og ved at syntetisere sialylα2-6 GalNAc- eller sialylα2-6(Galβ1-3)GalNAc- kan den slukke for syntesen af core 2. Transmembrandomænet af ST6GalNAc-I synes at være ansvarlig for enzymets lokalisering. Således blev et mutantkonstrukt af C2GnT1 indeholdende transmembrandomænet af ST6GalNAc-I lokaliseret til trans-Golgi.165 Da core 1, substratet for C2GnT1, normalt behandles, før det når trans-Golgi, resulterede den nye lokalisering af C2GnT1 i ineffektiv core 2-syntese. Dette tyder på betydningen af en funktionel samlebånd i kontrollen af O-glycan biosyntesen.