6.11.9.2 A Core 2 struktúrák szerepe
A C2GnT1 expressziójában és aktivitásában változások következnek be a limfociták interleukin-2 aktiválásakor,162 és a Caco-2 sejtek enterocita differenciálódását követően.172 Ez a C2GnT központi szerepére utal a sejtek biológiai válaszaiban.
A humán természetes ölő antigén (HNK-1), a 3-szulfo-glükuronsavβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, autoantigén a perifériás demyelinatív neuropathiában, és szerepe van a sejtmigrációban. A HNK-1-ről kimutatták, hogy a neurális sejtadhéziós molekulák izomspecifikus Ser/Thr/Pro-gazdag doménjében lévő core 2 struktúrájú O-glikánokhoz kötődik.173 Az endotélsejteken és leukocitákon lévő mucinszerű molekulákon lévő core 2 struktúra a szelektin ligandumok állványzata, és a C2GnT fontos szerepet játszik a szelektin ligandumok szintézisében. A sejtfelszíni mucinszerű glikoprotein PSGL-1 nagy affinitású ligandumokat hordoz a szelektinekhez, a core 2-höz kapcsolódva.174,175 A PSGL-1-et expresszáló CHO sejtek normális esetben nem mutatnak SLexet, de C2GnT1 transzfekciót követően ezek a sejtek kötődnek a P-szelektinhez. A Tyr-szulfát szintén részt vesz a P-szelektin-PSGL-1 kölcsönhatásokban.175 Egy WEHI-3 egér leukémiás sejtvonalban a szialil-Lewisx determinánst hordozó core 2 szerkezetet találták szelektíven kifejeződőnek a PSGL-1-en.176 A rákos sejtek is képesek a szelektinekhez kötődni az O-glikánjaikon keresztül, és ez a kölcsönhatás hozzájárulhat a rákos sejtek másodlagos szöveti helyre történő migrációjához.
A C2GnT1 gén deléciójával rendelkező egerek a szelektin ligandumok csökkent mennyiségét mutatják, valamint a leukociták és az endotél közötti, szelektineken keresztüli kölcsönhatások, mint például a leukociták endotél mentén történő gördülése, a leukociták rekrutációja a peritoneumba és a limfociták migrációja a perifériás nyirokcsomókba, csökkentek.27 A C2GnT1 (-/-) egerekben elsősorban a B-sejt-transzport volt érintett.177 Ez arra utal, hogy a C2GnT1 fontos szerepet játszik a limfociták homing folyamatában és a gyulladásban, valamint valószínűleg a rákos metasztázisban is. Kimutatták, hogy a szelektin ligandumok 6-szulfo-szialil-Lewisxben történő szulfatálása az L-szelektin iránti affinitás növekedéséhez vezet. Mind a C2GnT1, mind a GlcNAc6ST hozzájárul a nagy affinitású L-szelektin ligandumok szintéziséhez. Így a C2GnT1 és a GlcNAc6ST szulfotranszferáz hiánya egerekben tovább csökkenti a limfociták homingját a perifériás nyirokcsomókba.178
A dendritikus sejtek érése a C2GnT1 csökkent expressziójával, a szialil-Lewisx expressziójának elvesztésével és az ST3Gal-I és ST6GalNAc-II szialiltranszferázok expressziójának egyidejű növekedésével jár együtt.179 Úgy tűnik tehát, hogy a szialil-Lewisx expresszióját, valamint a DC migrációját a C2GnT1 szabályozza. Úgy tűnik, hogy a C2GnT1 az apoptózist is szabályozza.180 A thymusban az éretlen limfociták, amelyek differenciálódnak és a thymuskéregből a medullába vándorolnak, elveszítik a C2GnT expresszióját.67 Mivel a core 2 struktúrák képesek megkötni az apoptózist indukáló endogén lektint, a galektin-1-et, a core 2 hiánya túlélési mechanizmust biztosít az érő limfociták számára. A galektin-1 apoptózist indukál az LNCaP prosztata-specifikus antigén (PSA)+ prosztatarák sejtekben, de nem egy galektin-1-rezisztens PSA- sejtvonalban. A C2GnT1 downregulálódik a galektin-1-rezisztens PSA- alklónban, ami arra utal, hogy a galektin által indukált apoptózisért a core 2 struktúrák lehetnek felelősek.181
Másféle állapotok társulnak a C2GnT1 megváltozott aktivitásával vagy expressziójával. A C2GnT1 aktivitása specifikusan megnövekedett a diabéteszes vagy hiperglikémiás patkányok szívszöveteiben.34 A C2GnT1 expressziójának növekedését találták a polimorfonukleáris leukocitákban 1-es és 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegeknél.182 A magas C2GnT1 aktivitás valószínűleg elősegítheti a leukocita-endothelsejt adhéziót és a kapillárisok elzáródását. Ezeknek a változásoknak a mechanizmusait még ki kell mutatni.
Egyes rákos sejtekben a C2GnT1 aktivitását megnövekedettnek, míg más sejtekben csökkentnek találták. A rákos sejtek invazív jellege gyakran megfelel a C2GnT1 magas expressziójának és a rákos sejtek azon képességének, hogy a szelektineken keresztül kölcsönhatásba lépjenek az endotéllal. Így a C2GnT1 expressziója rossz prognózissal és rosszindulatú potenciállal jár együtt vastagbél-, tüdő- és prosztatarákban.29 A C2GnT1 expressziója korrelál az érinvázióval és a tumor mélységével vastagbélrákban.30 A C2GnT1 expressziójának növekedése tüdő adenokarcinómában korrelál a rosszindulatú potenciállal és a nyirokcsomó-metasztázisokkal.29 Humán prosztatarákszövetekben a C2GnT1 expressziója korrelál a betegség progressziójával, és expressziója hasznos prognosztikai marker.31 LNCap prosztataráksejtek felhasználásával Hagisawa és munkatársai31 kimutatták, hogy a C2GnT1 elősegíti a rákos sejtek tapadását az extracelluláris mátrix glikoproteinekhez, ami hozzájárulhat az invazív és agresszív tumorok kialakulásához.
A C2GnT1 aktivitása csökken a relapszusos vagy progresszív sclerosis multiplexben,183 és ez valószínűleg összefügghet az autoimmun folyamattal és a gyulladásos citokinek hatásával, amelyek képesek szabályozni a glikozilációt. Az aktivitás a gyulladáscsökkentő IFN-β1a kezelés hatására normalizálódott. A proinflammatorikus citokin TNF-α jelentősen csökkenti a C2GnT1 mRNS expresszióját humán köldökvéna endotélsejtekben.81 Az apoptotikus és TNF-α-val kezelt aorta sertés endotélsejtekben szintén nagyon alacsony a C2GnT1 aktivitása.77 Ezzel szemben a C1GalT aktivitása77 és mRNS expressziója81 megnő az endotélsejtek TNF-α-val történő stimulációjára. A C2GnT1 és a szelektin ligandumok expresszióját a humán T-sejtekben olyan citokinek, mint az IL-2 és más interleukinok stimulálhatják.184 Így a citokinváltozást eredményező sejtaktiváció hatással lehet a sejtek adhéziós képességére és a homing folyamatra való képességére.
Ez arra utal, hogy a TNF-α, amely gyulladásos környezethez társul, elősegíti a core 1 struktúrák megjelenését az endotélsejtekben. Mivel a core 1 elongációs enzim (β3GnT3) alacsony expressziót mutat a humán endotélsejtekben (lásd a 6.11.13.1. szakaszt), a core 2 várhatóan a szelektin ligandumok fő hordozója. A core 2 csökkenése egy olyan negatív visszacsatolási mechanizmus lehet, amellyel a leukociták gyulladás helyére történő beszivárgása csökken.
Az endotélsejtekkel ellentétben a TNF-α növelte a C2GnT1 aktivitását tenyésztett primer szarvasmarha szinoviocitákban, amelyekben normális esetben nem mutatható ki az aktivitás szintje.78 A csontból és porcból származó humán sejtekben, de nem a szarvasmarha kondrocitákban van a 2-es magot szintetizáló enzim aktivitása.79,80 Még ki kell mutatni, hogy a csont glikoproteinekben lévő 2-es mag struktúráknak van-e adhéziós szerepük is.
A mellráksejtekben az O-glikán 1-es és 2-es mag struktúrák szintézise elsősorban a cisz-mediális Golgi kompartmentben történik, némi átfedéssel a mediális Golgi felé. A core 1 szubsztráton működő ST3Gal-I szialiltranszferáz immuncitokémia segítségével kimutatták, hogy emlősejtekben főként a mediális és transz Golgi kompartmentben lokalizálódik. Lokalizációja ezért részben átfedésben van a C2GnT1 lokalizációjával. Transzfekciós kísérletek bizonyítják, hogy a két enzim között valóban kompetíció zajlik. Így e két enzim relatív expressziós szintje és aktivitása szabályozza a MUC1 mucin erősen szialilált vagy komplex, core 2 szerkezetű láncainak relatív eloszlását55.
A GalNAc-peptidre vagy Galβ1-3GalNAc-peptidre ható α6-sialyltranszferáz ST6GalNAc-I széles körben eloszlik a Golgiban, és szialilα2-6 GalNAc- vagy szialilα2-6(Galβ1-3)GalNAc- szintetizálásával képes kikapcsolni a 2-es mag szintézisét. Úgy tűnik, hogy az ST6GalNAc-I transzmembrán doménje felelős az enzim lokalizációjáért. Így a C2GnT1 egy mutáns konstrukciója, amely az ST6GalNAc-I transzmembrán doménjét tartalmazta, a transz Golgiba lokalizálódott.165 Mivel a C2GnT1 szubsztrátját, a core 1-et normálisan feldolgozzák, mielőtt az elérné a transz Golgit, a C2GnT1 új lokalizációja a core 2 nem hatékony szintézisét eredményezte. Ez arra utal, hogy az O-glikán bioszintézis szabályozásában fontos szerepet játszik egy funkcionális összeszerelő vonal.