6.11.9.2 Ruolo delle strutture Core 2
I cambiamenti nell’espressione e nell’attività di C2GnT1 si verificano all’attivazione dei linfociti con interleuchina-2,162 e dopo la differenziazione enterocitica delle cellule Caco-2.172 Questo indica un ruolo centrale di C2GnT nelle risposte biologiche delle cellule.
L’antigene natural killer umano (HNK-1), acido 3-sulfo-glucuronicoβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, è un autoantigene nella neuropatia demielinizzante periferica e ha un ruolo nella migrazione cellulare. È stato dimostrato che HNK-1 è attaccato a O-glicani con strutture core 2 nel dominio ricco di Ser/Thr/Pro specifico del muscolo delle molecole di adesione delle cellule neurali.173 La struttura core 2 sulle molecole simili alle mucine sulle cellule endoteliali e sui leucociti è uno scaffold per i ligandi delle selectin e C2GnT gioca un ruolo importante nella sintesi dei ligandi delle selectin. La glicoproteina mucino-simile di superficie cellulare PSGL-1 trasporta ligandi ad alta affinità per le selectine, attaccati al nucleo 2.174,175 Le cellule CHO che esprimono PSGL-1 normalmente non mostrano SLex, ma dopo la trasfezione con C2GnT1, queste cellule si legano a P-selectin. Anche il tirosolfato partecipa alle interazioni P-selectin-PSGL-1.175 In una linea cellulare di leucemia murina WEHI-3, la struttura core 2 che porta il determinante sialyl-Lewisx è stata trovata espressa selettivamente su PSGL-1.176 Le cellule tumorali hanno anche la capacità di legarsi alle selectin attraverso i loro O-glicani, e questa interazione può contribuire alla migrazione delle cellule tumorali in un sito di tessuto secondario.
I topi che hanno una delezione nel gene C2GnT1 mostrano quantità ridotte di ligandi delle selectine e interazioni ridotte tra i leucociti e l’endotelio attraverso le selectine, come il rotolamento dei leucociti lungo l’endotelio, il reclutamento dei leucociti nel peritoneo e la migrazione dei linfociti nei linfonodi periferici.27 Nei topi C2GnT1 (-/-) il traffico dei linfociti B era principalmente influenzato.177 Questo indica l’importanza di C2GnT1 nel processo di homing dei linfociti e nell’infiammazione, e forse anche nella metastasi del cancro. È stato dimostrato che la solfatazione dei ligandi della selectina in 6-sulfo-sialyl-Lewisx porta ad una maggiore affinità per la L-selectina. Sia C2GnT1 che GlcNAc6ST contribuiscono alla sintesi di ligandi di L-selectina ad alta affinità. Così, la carenza nei topi sia di C2GnT1 che della sulfotransferasi GlcNAc6ST riduce ulteriormente l’homing dei linfociti nei linfonodi periferici.178
La maturazione delle cellule dendritiche è associata a una diminuzione dell’espressione di C2GnT1, una perdita dell’espressione di sialyl-Lewisx e un aumento concomitante dell’espressione delle sialyltransferasi ST3Gal-I e ST6GalNAc-II.179 Così l’espressione di sialyl-Lewisx e la migrazione delle DC sembrano essere regolate da C2GnT1. C2GnT1 sembra anche regolare l’apoptosi.180 Nel timo, i linfociti immaturi che si differenziano e si spostano dalla corteccia timica al midollo perdono l’espressione di C2GnT.67 Poiché le strutture del nucleo 2 possono legare la lectina endogena che induce l’apoptosi, la galectina-1, l’assenza del nucleo 2 fornisce un meccanismo di sopravvivenza per i linfociti in maturazione. La galectina-1 induce l’apoptosi nelle cellule di cancro alla prostata LNCaP con antigene specifico (PSA), ma non in una linea cellulare galectina-1 resistente al PSA. C2GnT1 è downregolato nel sottoclone PSA- resistente alla galectina-1, indicando che le strutture del nucleo 2 possono essere responsabili dell’apoptosi indotta dalla galectina.181
Diverse condizioni sono associate a un’attività o espressione C2GnT1 alterata. L’attività C2GnT1 è aumentata specificamente nei tessuti cardiaci dei ratti diabetici o iperglicemici.34 Un aumento dell’espressione C2GnT1 nei leucociti polimorfonucleati è stato trovato in pazienti con diabete di tipo 1 e 2.182 L’elevata attività C2GnT1 può forse promuovere l’adesione leucocitaria delle cellule endoteliali e le occlusioni capillari. I meccanismi di queste alterazioni rimangono da dimostrare.
In alcune cellule tumorali, l’attività C2GnT1 è stata trovata aumentata, mentre in altre cellule l’attività può essere diminuita. Il carattere invasivo delle cellule tumorali corrisponde spesso a un’alta espressione di C2GnT1 e alla capacità delle cellule tumorali di interagire con l’endotelio attraverso le selectine. Così, l’espressione di C2GnT1 è associata a una prognosi sfavorevole e al potenziale maligno nel cancro del colon, del polmone e della prostata.29 L’espressione di C2GnT1 è correlata all’invasione dei vasi e alla profondità del tumore nel cancro del colon.30 L’aumento dell’espressione di C2GnT1 nell’adenocarcinoma del polmone è stato correlato al potenziale maligno e alla metastasi dei linfonodi.29 Nei tessuti umani di cancro alla prostata, l’espressione di C2GnT1 è correlata alla progressione della malattia e la sua espressione è un utile marcatore prognostico.31 Usando cellule di cancro alla prostata LNCap, Hagisawa et al.31 hanno dimostrato che C2GnT1 facilita l’adesione delle cellule tumorali alle glicoproteine della matrice extracellulare, il che può contribuire alla formazione di tumori invasivi e aggressivi.
L’attività di C2GnT1 è diminuita nella sclerosi multipla recidivante o in progressione,183 e questo può essere legato al processo autoimmune e all’influenza di citochine infiammatorie che hanno il potenziale di regolare la glicosilazione. L’attività si è normalizzata dopo il trattamento con l’antinfiammatorio IFN-β1a. La citochina proinfiammatoria TNF-α diminuisce significativamente l’espressione dell’mRNA di C2GnT1 nelle cellule endoteliali della vena ombelicale umana.81 Le cellule endoteliali aortiche porcine apoptotiche e trattate con TNF-α hanno anche un’attività molto bassa di C2GnT1.77 Al contrario, l’attività di C1GalT77 e l’espressione dell’mRNA81 aumentano dopo la stimolazione delle cellule endoteliali con TNF-α. L’espressione di C2GnT1 e dei ligandi della selectina nelle cellule T umane può essere stimolata da citochine come l’IL-2 e altre interleuchine.184 Quindi, l’attivazione cellulare con conseguenti cambiamenti delle citochine può avere un impatto sull’adesività delle cellule e sulla loro capacità di subire il processo di homing.
Questo suggerisce che il TNF-α, che è associato a un ambiente infiammatorio, promuove la comparsa di strutture del core 1 nelle cellule endoteliali. Poiché l’enzima di allungamento del core 1 (β3GnT3) mostra una bassa espressione nelle cellule endoteliali umane (vedi sezione 6.11.13.1), ci si aspetta che il core 2 sia il principale vettore dei ligandi delle selectine. Una riduzione del core 2 può essere un meccanismo di feedback negativo attraverso il quale si riduce l’infiltrazione dei leucociti nel sito di infiammazione.
In contrasto con le cellule endoteliali, il TNF-α ha aumentato l’attività di C2GnT1 nei sinoviociti bovini primari coltivati che normalmente non hanno livelli rilevabili di questa attività.78 Le cellule umane derivate dall’osso e dalla cartilagine, ma non i condrociti bovini, hanno attività dell’enzima che sintetizza il core 2.79,80 Resta da dimostrare se le strutture del core 2 nelle glicoproteine ossee hanno anche ruoli adesivi.
Nelle cellule del cancro al seno, la sintesi delle strutture del core 1 e 2 degli O-glicani avviene principalmente nel compartimento cis-mediale del Golgi con qualche sovrapposizione verso il Golgi mediale. La sialiltransferasi ST3Gal-I che agisce sul substrato del core 1 ha dimostrato di essere localizzata tramite immunocitochimica principalmente nei compartimenti Golgi mediale e trans nelle cellule mammarie. La sua localizzazione si sovrappone quindi parzialmente a quella di C2GnT1. Esperimenti di trasfezione provano che la competizione tra i due enzimi ha effettivamente luogo. Quindi i livelli di espressione relativi e le attività di questi due enzimi controllano la distribuzione relativa delle catene altamente sialilate o complesse con strutture core 2 della mucina MUC1.55
L’α6-sialiltransferasi ST6GalNAc-I che agisce sul GalNAc-peptide o Galβ1-3GalNAc-peptide è ampiamente distribuita nel Golgi, e sintetizzando sialylα2-6 GalNAc- o sialylα2-6(Galβ1-3)GalNAc- può spegnere la sintesi del core 2. Il dominio transmembrana di ST6GalNAc-I sembra essere responsabile della localizzazione dell’enzima. Così, un costrutto mutante di C2GnT1 contenente il dominio transmembrana di ST6GalNAc-I si localizza nel Golgi trans.165 Poiché il nucleo 1, il substrato per C2GnT1, viene normalmente processato prima di raggiungere il Golgi trans, la nuova localizzazione di C2GnT1 ha portato a una sintesi inefficiente del nucleo 2. Questo suggerisce l’importanza di una catena di montaggio funzionale nel controllo della biosintesi degli O-glicani.