6.11.9.2 Role of Core 2 Structures

Zmiany w ekspresji i aktywności C2GnT1 występują po aktywacji limfocytów interleukiną-2,162 i po enterocytarnym różnicowaniu komórek Caco-2.172 Wskazuje to na centralną rolę C2GnT w biologicznych odpowiedziach komórek.

Ludzki antygen naturalnego zabójcy (HNK-1), kwas 3-sulfo-glukuronowyβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, jest autoantygenem w obwodowej neuropatii demielinizacyjnej i odgrywa rolę w migracji komórek. Wykazano, że HNK-1 przyłącza się do O-glikanów o strukturze rdzenia 2 w specyficznej dla mięśni domenie bogatej w Ser/Thr/Pro neuronalnych cząsteczek adhezyjnych komórek.173 Struktura rdzenia 2 na mucynopodobnych cząsteczkach na komórkach śródbłonka i leukocytach stanowi rusztowanie dla ligandów selektynowych, a C2GnT odgrywa ważną rolę w syntezie ligandów selektynowych. Mukinopodobna glikoproteina powierzchni komórki PSGL-1 przenosi ligandy o wysokim powinowactwie dla selektyn, przyłączone do rdzenia 2.174,175 Komórki CHO wyrażające PSGL-1 normalnie nie wykazują SLex, ale po transfekcji C2GnT1, komórki te wiążą się z selektyną P. Tyr-siarczan również uczestniczy w interakcjach P-selektyna-PSGL-1.175 W linii komórkowej WEHI-3 mysiej białaczki stwierdzono, że struktura rdzenia 2 niosąca determinantę sialyl-Lewisx ulega selektywnej ekspresji na PSGL-1.176 Komórki nowotworowe mają również zdolność wiązania się z selektynami poprzez ich O-glikany, a interakcja ta może przyczyniać się do migracji komórek nowotworowych do miejsca w tkance wtórnej.

Myszy z delecją w genie C2GnT1 wykazują zmniejszone ilości ligandów selektynowych, jak również zmniejszone interakcje między leukocytami a śródbłonkiem za pośrednictwem selektyn, takie jak toczenie się leukocytów wzdłuż śródbłonka, rekrutacja leukocytów do otrzewnej i migracja limfocytów do obwodowych węzłów chłonnych.27 U myszy C2GnT1 (-/-) zaburzony był głównie szlak komórek B.177 Wskazuje to na znaczenie C2GnT1 w procesie naprowadzania limfocytów i w zapaleniu, a być może także w przerzutach nowotworowych. Wykazano, że sulfacja ligandów selektyny w 6-sulfo-sialyl-Lewisx prowadzi do zwiększenia powinowactwa do selektyny L. Zarówno C2GnT1, jak i GlcNAc6ST przyczyniają się do syntezy ligandów selektyny L o wysokim powinowactwie. Dlatego niedobór u myszy zarówno C2GnT1, jak i sulfotransferazy GlcNAc6ST dodatkowo zmniejsza naprowadzanie limfocytów do obwodowych węzłów chłonnych.178

Dojrzewanie komórek dendrytycznych jest związane ze zmniejszoną ekspresją C2GnT1, utratą ekspresji sialyl-Lewisx i jednoczesnym wzrostem ekspresji sialylotransferaz ST3Gal-I i ST6GalNAc-II.179 Tak więc ekspresja sialyl-Lewisx, jak również migracja DC wydaje się być regulowana przez C2GnT1. C2GnT1 wydaje się również regulować apoptozę.180 W grasicy niedojrzałe limfocyty, które różnicują się i przechodzą z kory grasicy do rdzenia, tracą ekspresję C2GnT.67 Ponieważ struktury rdzenia 2 mogą wiązać endogenną lektynę indukującą apoptozę, galektynę-1, brak rdzenia 2 zapewnia mechanizm przeżycia dojrzewającym limfocytom. Galektyna-1 indukuje apoptozę w komórkach raka prostaty LNCaP z antygenem swoistym dla prostaty (PSA), ale nie w linii komórkowej opornej na galektynę-1 i PSA-. C2GnT1 jest wyregulowany w podklonie PSA- odpornym na galektynę-1, co wskazuje, że struktury rdzenia 2 mogą być odpowiedzialne za apoptozę indukowaną przez galektynę.181

Several conditions are associated with altered C2GnT1 activity or expression. Aktywność C2GnT1 jest zwiększona szczególnie w tkankach serca szczurów z cukrzycą lub hiperglikemią.34 Wzrost ekspresji C2GnT1 w leukocytach wielojądrzastych stwierdzono u pacjentów z cukrzycą typu 1 i 2.182 Wysoka aktywność C2GnT1 może prawdopodobnie promować adhezję leukocytów do komórek śródbłonka i okluzje naczyń włosowatych. Mechanizmy tych zmian nie zostały jeszcze poznane.

W niektórych komórkach nowotworowych stwierdzono zwiększoną aktywność C2GnT1, podczas gdy w innych komórkach aktywność ta może być zmniejszona. Inwazyjny charakter komórek nowotworowych często odpowiada wysokiej ekspresji C2GnT1 i zdolności komórek nowotworowych do interakcji ze śródbłonkiem za pośrednictwem selektyn. W związku z tym ekspresja C2GnT1 wiąże się ze złym rokowaniem i potencjałem złośliwości w raku jelita grubego, płuc i prostaty.29 Ekspresja C2GnT1 koreluje z inwazją naczyń i głębokością guza w raku jelita grubego.30 Wzrost ekspresji C2GnT1 w gruczolakoraku płuc koreluje z potencjałem złośliwości i przerzutami do węzłów chłonnych.29 W ludzkich tkankach raka prostaty ekspresja C2GnT1 koreluje z progresją choroby, a jej ekspresja jest użytecznym markerem prognostycznym.31 Wykorzystując komórki raka prostaty LNCap, Hagisawa i wsp.31 wykazali, że C2GnT1 ułatwia adhezję komórek nowotworowych do glikoprotein macierzy pozakomórkowej, co może przyczyniać się do powstawania inwazyjnych i agresywnych guzów.

Aktywność C2GnT1 jest zmniejszona w nawracającym lub postępującym stwardnieniu rozsianym,183 i może to być prawdopodobnie związane z procesem autoimmunologicznym i wpływem cytokin zapalnych, które mają potencjał regulowania glikozylacji. Aktywność znormalizowała się po leczeniu przeciwzapalnym IFN-β1a. Cytokina prozapalna TNF-α znacznie zmniejsza ekspresję mRNA C2GnT1 w ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej.81 Apoptotyczne i poddane działaniu TNF-α komórki śródbłonka aorty świni mają również bardzo niską aktywność C2GnT1.77 W przeciwieństwie do tego aktywność C1GalT77 i ekspresja mRNA81 są zwiększone po stymulacji komórek śródbłonka TNF-α. Ekspresja C2GnT1 i ligandów selektyny w ludzkich komórkach T może być stymulowana przez cytokiny, takie jak IL-2 i inne interleukiny.184 Tak więc aktywacja komórek skutkująca zmianami cytokin może mieć wpływ na adhezyjność komórek i ich zdolność do poddania się procesowi homingu.

To sugeruje, że TNF-α, który jest związany ze środowiskiem zapalnym, promuje pojawienie się struktur rdzenia 1 w komórkach śródbłonka. Ponieważ enzym elongacyjny rdzenia 1 (β3GnT3) wykazuje niską ekspresję w ludzkich komórkach śródbłonka (patrz punkt 6.11.13.1), oczekuje się, że rdzeń 2 będzie głównym nośnikiem ligandów selektyny. Zmniejszenie aktywności rdzenia 2 może być mechanizmem ujemnego sprzężenia zwrotnego, dzięki któremu zmniejsza się infiltracja leukocytów do miejsca zapalenia.

W przeciwieństwie do komórek śródbłonka, TNF-α zwiększał aktywność C2GnT1 w hodowanych pierwotnych synowiocytach bydlęcych, które normalnie nie mają wykrywalnych poziomów tej aktywności.78 Komórki ludzkie pochodzące z kości i chrząstki, ale nie chondrocyty bydlęce, mają aktywność enzymu, który syntetyzuje rdzeń 2.79,80 Pozostaje do wykazania, czy struktury rdzenia 2 w glikoproteinach kostnych mają również role adhezyjne.

W komórkach raka piersi synteza struktur O-glikanowych rdzenia 1 i 2 występuje głównie w cis-przyśrodkowym przedziale Golgiego z pewnym nakładaniem się w kierunku przyśrodkowego Golgiego. Wykazano, że sialylotransferaza ST3Gal-I, która działa na substraty rdzenia 1, jest zlokalizowana immunocytochemicznie głównie w przyśrodkowym i trans przedziale Golgiego w komórkach raka sutka. Jego lokalizacja pokrywa się zatem częściowo z lokalizacją C2GnT1. Eksperymenty transfekcyjne dowodzą, że konkurencja między tymi dwoma enzymami rzeczywiście ma miejsce. Tak więc względne poziomy ekspresji i aktywności tych dwóch enzymów kontrolują względne rozmieszczenie wysoce sialilowanych lub złożonych łańcuchów o strukturze rdzenia 2 mucyny MUC1.55

α6-sialylotransferaza ST6GalNAc-I, która działa na GalNAc-peptyd lub Galβ1-3GalNAc-peptyd, jest szeroko rozpowszechniona w Golgim i poprzez syntezę sialylα2-6 GalNAc- lub sialylα2-6(Galβ1-3)GalNAc- może wyłączyć syntezę rdzenia 2. Domena transmembranowa ST6GalNAc-I wydaje się być odpowiedzialna za lokalizację enzymu. Tak więc zmutowany konstrukt C2GnT1 zawierający transmembranową domenę ST6GalNAc-I zlokalizował się do trans Golgiego.165 Ponieważ rdzeń 1, substrat dla C2GnT1, jest normalnie przetwarzany przed dotarciem do trans Golgiego, nowa lokalizacja C2GnT1 spowodowała nieefektywną syntezę rdzenia 2. Sugeruje to znaczenie funkcjonalnej linii montażowej w kontroli biosyntezy O-glikanów.

.