6.11.9.2 Papel das estruturas do núcleo 2
Alterações na expressão e actividade de C2GnT1 ocorrem após activação de linfócitos com interleucina-2,162 e após diferenciação enterocítica das células Caco-2.172 Isto indica um papel central do C2GnT nas respostas biológicas das células.
O antígeno humano natural assassino (HNK-1), 3-sulfo-glucurónico acidβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, é um autoantigénio na neuropatia demielinativa periférica e tem um papel na migração celular. O HNK-1 demonstrou estar ligado a O-glycans com estruturas do núcleo 2 no domínio específico do músculo Ser/Thr/Pro-rico das moléculas de adesão das células neurais.173 A estrutura do núcleo 2 em moléculas semelhantes à mucina em células endoteliais e leucócitos é um andaime para ligandos de selectina e o C2GnT desempenha um papel importante na síntese de ligandos de selectina. A glicoproteína de superfície celular PSGL-1, semelhante à mucina, carrega ligandos de alta afinidade para selectinas, ligados ao núcleo 2.174,175 células CHO que expressam PSGL-1 normalmente não exibem SLex, mas na transfecção com C2GnT1, estas células ligam-se à P-selectina. O sulfato de Tyr também participa das interações P-selectin-PSGL-1.175 Em uma linha de células WEHI-3 de leucemia de camundongo, a estrutura do núcleo 2 que carrega o determinante sialyl-Lewisx foi encontrada para ser seletivamente expressa no PSGL-1.176 As células cancerígenas também têm a capacidade de se ligar a selectinas através de seus O-glycans, e esta interação pode contribuir para a migração de células cancerígenas para um local de tecido secundário.
Ratos com deleção no gene C2GnT1 exibem quantidades reduzidas de ligandos de selectina, bem como interações reduzidas entre os leucócitos e o endotélio através de selectinas, como a rolagem de leucócitos ao longo do endotélio, o recrutamento de leucócitos no peritônio e a migração de linfócitos para linfonodos periféricos.27 O tráfico de células B foi afetado principalmente em camundongos C2GnT1 (-/-).177 Isto indica a importância do C2GnT1 no processo de linfócitos e na inflamação, e possivelmente também na metástase do câncer. A sulfatação dos ligandos de selectina em 6-sulfo-sialil-Lewisx demonstrou levar a um aumento da afinidade com a L-selectina. Tanto o C2GnT1 como o GlcNAc6ST contribuem para a síntese de ligandos de L-selectina de alta afinidade. Assim, a deficiência de C2GnT1 e sulfotransferase em camundongos GlcNAc6ST reduz ainda mais a localização dos linfócitos nos gânglios linfáticos periféricos.178
Maturação das células dendríticas está associada à diminuição da expressão de C2GnT1, perda da expressão de sialil-Lewisx e aumento concomitante da expressão de sialiltransferases ST3Gal-I e ST6GalNAc-II.179 Assim, a expressão de sialilil-Lewisx bem como a migração de DC parece ser regulada por C2GnT1. C2GnT1 também parece regular a apoptose.180 No timo, linfócitos imaturos que se diferenciam e se movem do córtex tímico para a medula perdem a expressão de C2GnT.67 Como as estruturas do núcleo 2 podem ligar a lectina endógena indutora de apoptose, a galectina-1, a ausência do núcleo 2 fornece um mecanismo de sobrevivência para linfócitos maduros. A galectina-1 induz apoptose em células LNCaP de antígeno específico da próstata (PSA)+ células cancerosas da próstata, mas não em uma linha de células PSA resistente à galectina-1. C2GnT1 está desregulada no subclone PSA- resistente à galectina-1, indicando que as estruturas do núcleo 2 podem ser responsáveis pela apoptose induzida pela galectina.181
As condições gerais estão associadas à atividade ou expressão alterada da C2GnT1. A atividade de C2GnT1 é aumentada especificamente nos tecidos cardíacos de ratos diabéticos ou hiperglicêmicos.34 Um aumento na expressão de C2GnT1 em leucócitos polimorfonucleares foi encontrado em pacientes com diabetes tipo 1 e 2.182 A alta atividade de C2GnT1 pode possivelmente promover adesão leucocitária e oclusão capilar. Os mecanismos destas alterações permanecem por mostrar.
Em algumas células cancerosas, a atividade de C2GnT1 foi encontrada aumentada, enquanto em outras células a atividade pode ser diminuída. O caráter invasivo das células cancerosas corresponde frequentemente a uma alta expressão de C2GnT1 e à capacidade das células cancerosas de interagir com o endotélio através de selectinas. Assim, a expressão de C2GnT1 está associada a um mau prognóstico e potencial maligno no cólon, pulmão e câncer de próstata.29 A expressão de C2GnT1 está correlacionada com a invasão dos vasos e a profundidade do tumor no câncer de cólon.30 O aumento da expressão de C2GnT1 no adenocarcinoma pulmonar tem sido correlacionado com potencial maligno e metástase linfonodal.29 Nos tecidos humanos do câncer de próstata, a expressão de C2GnT1 está correlacionada com a progressão da doença e sua expressão é um marcador prognóstico útil.31 31 mostraram que o C2GnT1 facilitou a adesão das células cancerosas às glicoproteínas de matriz extracelular, o que pode contribuir para a formação de tumores invasivos e agressivos.
A atividade do C2GnT1 é diminuída na esclerose múltipla recidivante ou progressiva,183 e isto pode estar possivelmente relacionado ao processo auto-imune e à influência de citocinas inflamatórias que têm o potencial de regular a glicosilação. A atividade normalizada no tratamento com o anti-inflamatório IFN-β1a. A citocina pró-inflamatória TNF-α diminui significativamente a expressão do mRNA C2GnT1 nas células endoteliais da veia umbilical humana.81 As células endoteliais apoptóticas e TNF-α tratadas com células endoteliais aórticas porcinas também têm uma atividade muito baixa de C2GnT1.77 Em contraste, a atividade de C1GalT77 e a expressão do mRNA81 são aumentadas com a estimulação das células endoteliais com TNF-α. A expressão de C2GnT1 e selectina em células T humanas pode ser estimulada por citocinas como a IL-2 e outras interleucinas.184 Assim, a ativação celular resultando em alterações nas citocinas pode ter um impacto na aderência das células e na sua capacidade de se submeterem ao processo de homing.
Isso sugere que a TNF-α, que está associada a um ambiente inflamatório, promove o aparecimento de estruturas do núcleo 1 em células endoteliais. Uma vez que a enzima de alongamento do núcleo 1 (β3GnT3) mostra uma baixa expressão em células endoteliais humanas (ver Secção 6.11.13.1), espera-se que o núcleo 2 seja o principal portador de ligandos selectos. Uma redução no núcleo 2 pode ser um mecanismo de feedback negativo pelo qual a infiltração de leucócitos no local da inflamação é reduzida.
Em contraste com as células endoteliais, TNF-α aumentou a atividade de C2GnT1 em sinoviócitos bovinos primários cultivados que normalmente não têm níveis detectáveis de atividade.78 Células humanas derivadas de osso e cartilagem, mas não condrócitos bovinos, têm atividade da enzima que sintetiza o núcleo 2,79,80 Resta mostrar se as estruturas do núcleo 2 nas glicoproteínas ósseas também têm papéis adesivos.
Em células cancerosas da mama, a síntese das estruturas do núcleo O-glycan 1 e 2 ocorre principalmente no compartimento cis-medial do Golgi com alguma sobreposição em direção ao Golgi medial. A sialiltransferase ST3Gal-I que actua no substrato do núcleo 1 mostrou-se localizada por imunocitoquímica principalmente nos compartimentos Golgi medial e trans nas células mamárias. A sua localização, portanto, sobrepõe-se parcialmente à do C2GnT1. Experiências de transfecção provam que a competição entre as duas enzimas realmente ocorre. Assim, os níveis de expressão relativa e atividades destas duas enzimas controlam a distribuição relativa de cadeias altamente sialisadas ou complexas com estruturas centrais de mucina MUC1.55
O α6-sialiltransferase ST6GalNAc-I que atua sobre o GalNAc-peptídeo ou Galβ1-3GalNAc-peptídeo é amplamente distribuído no Golgi, e ao sintetizar sialylα2-6 GalNAc- ou sialylα2-6(Galβ1-3)GalNAc- pode desligar a síntese do núcleo 2. O domínio transmembrana do ST6GalNAc-I parece ser o responsável pela localização da enzima. Assim, uma construção mutante de C2GnT1 contendo o domínio transmembrana do ST6GalNAc-I localizado para o trans Golgi.165 Como o núcleo 1, o substrato do C2GnT1, é normalmente processado antes de alcançar o trans Golgi, a nova localização do C2GnT1 resultou na síntese ineficiente do núcleo 2. Isto sugere a importância de uma linha de montagem funcional no controle da biossíntese de O-glycan.