6.11.9.2 Rolul structurilor Core 2

Schimbări în expresia și activitatea C2GnT1 apar la activarea limfocitelor cu interleukina-2,162 și după diferențierea enterocitică a celulelor Caco-2.172 Acest lucru indică un rol central al C2GnT în răspunsurile biologice ale celulelor.

Antigenul natural killer uman (HNK-1), acidul 3-sulfo-glucuronicβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, este un autoantigen în neuropatia demielinizantă periferică și are un rol în migrația celulară. S-a demonstrat că HNK-1 este atașat la O-glicani cu structuri core 2 în domeniul bogat în Ser/Thr/Pro specific mușchilor din moleculele de adeziune celulară neuronală.173 Structura core 2 de pe moleculele asemănătoare mucinei de pe celulele endoteliale și leucocite este o schelă pentru liganzii selectinei, iar C2GnT joacă un rol important în sinteza liganzilor selectinei. Glicoproteina asemănătoare mucinei de la suprafața celulară PSGL-1 poartă liganzi de mare afinitate pentru selectine, atașați la nucleul 2.174,175 În mod normal, celulele CHO care exprimă PSGL-1 nu prezintă SLex, dar în urma transfecției cu C2GnT1, aceste celule se leagă de P-selectina. Tyr-sulfatul participă, de asemenea, la interacțiunile P-selectină-PSGL-1. 175 Într-o linie celulară de leucemie de șoarece WEHI-3, s-a constatat că structura core 2 care poartă determinantul sialil-Lewisx este exprimată selectiv pe PSGL-1.176 Celulele canceroase au, de asemenea, capacitatea de a se lega de selectine prin intermediul O-glicanilor lor, iar această interacțiune poate contribui la migrarea celulelor canceroase într-un situs tisular secundar.

Șoarecii care au o deleție în gena C2GnT1 prezintă cantități reduse de liganzi de selectină, precum și interacțiuni reduse între leucocite și endoteliu prin intermediul selectinelor, cum ar fi rostogolirea leucocitelor de-a lungul endoteliului, recrutarea leucocitelor în peritoneu și migrarea limfocitelor către ganglionii limfatici periferici.27 În principal, traficul de celule B a fost afectat la șoarecii C2GnT1 (-/-).177 Acest lucru indică importanța C2GnT1 în procesul de deplasare a limfocitelor și în inflamație și, posibil, și în metastazarea cancerului. S-a demonstrat că sulfatarea liganzilor selectinei în 6-sulfo-sialil-Lewisx duce la creșterea afinității pentru L-selectina. Atât C2GnT1, cât și GlcNAc6ST contribuie la sinteza liganzilor L-selectinei de mare afinitate. Astfel, deficiența la șoareci atât a C2GnT1, cât și a sulfotransferazei GlcNAc6ST reduce și mai mult deplasarea limfocitelor către ganglionii limfatici periferici.178

Maturarea celulelor dendritice este asociată cu o scădere a expresiei C2GnT1, o pierdere a expresiei sialil-Lewisx și o creștere concomitentă a expresiei sialiltransferazelor ST3Gal-I și ST6GalNAc-II.179 Astfel, expresia sialil-Lewisx, precum și migrația DC pare a fi reglată de C2GnT1. C2GnT1 pare, de asemenea, să reglementeze apoptoza.180 În timus, limfocitele imature care se diferențiază și se deplasează din cortexul timic în măduvă își pierd expresia C2GnT.67 Deoarece structurile nucleului 2 pot lega lectina endogenă care induce apoptoza, galectina-1, absența nucleului 2 oferă un mecanism de supraviețuire pentru limfocitele aflate la maturitate. Galectina-1 induce apoptoza în celulele de cancer de prostată LNCaP cu antigen specific prostatic (PSA)+, dar nu și într-o linie celulară rezistentă la galectină-1 și PSA-. C2GnT1 este reglată în jos în subclona PSA- rezistentă la galectină-1, ceea ce indică faptul că structurile core 2 pot fi responsabile pentru apoptoza indusă de galectină.181

Diverse afecțiuni sunt asociate cu alterarea activității sau expresiei C2GnT1. Activitatea C2GnT1 este crescută în mod specific în țesuturile cardiace ale șobolanilor diabetici sau hiperglicemici.34 La pacienții cu diabet de tip 1 și 2 s-a constatat o creștere a expresiei C2GnT1 în leucocitele polimorfonucleare.182 Activitatea ridicată a C2GnT1 poate favoriza, eventual, adeziunea leucocite-celule endoteliale și ocluziile capilare. Mecanismele acestor alterări rămân de demonstrat.

În unele celule canceroase, s-a constatat că activitatea C2GnT1 este crescută, în timp ce în alte celule activitatea poate fi scăzută. Caracterul invaziv al celulelor canceroase corespunde frecvent unei expresii ridicate a C2GnT1 și capacității celulelor canceroase de a interacționa cu endoteliul prin intermediul selectinelor. Astfel, expresia C2GnT1 este asociată cu un prognostic nefavorabil și cu potențialul malign în cancerul de colon, de plămâni și de prostată.29 Expresia C2GnT1 se corelează cu invazia vaselor și profunzimea tumorii în cancerul de colon.30 Creșterea expresiei C2GnT1 în adenocarcinomul pulmonar a fost corelată cu potențialul malign și cu metastazarea ganglionilor limfatici.29 În țesuturile umane de cancer de prostată, expresia C2GnT1 se corelează cu progresia bolii, iar expresia sa este un marker prognostic util.31 Utilizând celule de cancer de prostată LNCap, Hagisawa și colab.31 au arătat că C2GnT1 a facilitat aderența celulelor canceroase la glicoproteinele din matricea extracelulară, ceea ce poate contribui la formarea de tumori invazive și agresive.

Activitatea C2GnT1 este diminuată în scleroza multiplă recidivantă sau în progresie,183 iar acest lucru poate fi posibil să fie legat de procesul autoimunitar și de influența citokinelor inflamatorii care au potențialul de a regla glicozilarea. Activitatea s-a normalizat în urma tratamentului cu IFN-β1a antiinflamator. Citocina proinflamatorie TNF-α scade semnificativ expresia ARNm a C2GnT1 în celulele endoteliale din vena ombilicală umană.81 Celulele endoteliale porcine aortice apoptotice și tratate cu TNF-α au, de asemenea, o activitate foarte scăzută a C2GnT1.77 În schimb, activitatea C1GalT77 și expresia ARNm81 sunt crescute la stimularea celulelor endoteliale cu TNF-α. Expresia C2GnT1 și a liganzilor de selectină în celulele T umane poate fi stimulată de citokine, cum ar fi IL-2 și alte interleukine.184 Astfel, activarea celulară care are ca rezultat modificări ale citokinelor poate avea un impact asupra aderenței celulelor și a capacității lor de a se supune procesului de homing.

Aceasta sugerează că TNF-α, care este asociat cu un mediu inflamator, favorizează apariția structurilor core 1 în celulele endoteliale. Deoarece enzima de elongație a nucleului 1 (β3GnT3) prezintă o expresie scăzută în celulele endoteliale umane (a se vedea secțiunea 6.11.13.1), se așteaptă ca nucleul 2 să fie principalul purtător al liganzilor selectinei. O reducere a nucleului 2 poate fi un mecanism de reacție negativă prin care se reduce infiltrarea leucocitelor la locul inflamației.

În contrast cu celulele endoteliale, TNF-α a crescut activitatea C2GnT1 în sinoviocitele bovine primare cultivate care, în mod normal, nu au niveluri detectabile ale activității.78 Celulele umane derivate din os și cartilaj, dar nu și condrocitele bovine, au activități ale enzimei care sintetizează nucleul 2.79,80 Rămâne de demonstrat dacă structurile nucleului 2 din glicoproteinele osoase au, de asemenea, roluri adezive.

În celulele canceroase mamare, sinteza structurilor nucleului 1 și 2 de O-glican are loc în principal în compartimentul Golgi cis-medial, cu o oarecare suprapunere spre Golgi medial. S-a demonstrat că sialiltransferaza ST3Gal-I care acționează asupra substratului core 1 este localizată prin imunocitochimie în principal în compartimentele Golgi medial și trans în celulele mamare. Prin urmare, localizarea sa se suprapune parțial cu cea a C2GnT1. Experimentele de transfecție dovedesc că are loc într-adevăr o competiție între cele două enzime. Astfel, nivelurile relative de expresie și activitățile acestor două enzime controlează distribuția relativă fie a lanțurilor puternic sialilate, fie a lanțurilor complexe cu structuri de nucleu 2 ale mucinei MUC1.55

Următoarea α6-sialiltransferază ST6GalNAc-I care acționează asupra GalNAc-peptidei sau Galβ1-3GalNAc-peptidei este larg distribuită în Golgi și, prin sinteza de sialilα2-6 GalNAc- sau sialilα2-6(Galβ1-3)GalNAc- poate opri sinteza nucleului 2. Domeniul transmembranar al ST6GalNAc-I pare să fie responsabil pentru localizarea enzimei. Astfel, o construcție mutantă a C2GnT1 care conține domeniul transmembranar al ST6GalNAc-I s-a localizat în trans Golgi.165 Deoarece nucleul 1, substratul pentru C2GnT1, este în mod normal procesat înainte de a ajunge în trans Golgi, noua localizare a C2GnT1 a avut ca rezultat o sinteză ineficientă a nucleului 2. Acest lucru sugerează importanța unei linii de asamblare funcționale în controlul biosintezei O-glicanilor.

.