Biologia cellulare - smistamento delle proteine

Legame tra proteina e catena polisaccaridica

Il legame tra una proteina e una catena polisaccaridica avviene attraverso un legame glicosidico (legame N-glucosidico, vedi dopo); questo legame si forma tra il gruppo alcolico di un residuo di serina e il gruppo glucosidico della prima unità saccaridica dell'oligosaccaride che costituisce il ponte di unione fra la proteina e la catena polisaccaridica. Questa prima unità saccaridica è il D-xiloso nel caso in cui la catena polisaccaridica sia rappresentata da acidi condroitinsolforici, dermatansolfati, eparansolfati ed eparina. Lo xiloso è un aldopentoso che inaspettatamente è in forma piranosica (vedi dopo).

Nel caso in cui la catena polisaccaridica sia data da cheratansolfati, il legame fra la proteina e la catena polisaccaridica è mediato da:

1. Un residuo di GalNAc unito con legame O-glucosidico ad una serina della proteina.
2. GlalNAc è unita a sua volta con legame glucosidico a due molecole di Gal, di cui una è α-impegnata con legame glucosidico con NeurNAc, l'altra invece si unisce al cheratansolfato la cui catena inizia...

con GlcNAc unita a Gal con legame 1,3-β glucosidico; GlcNAc è la prima unità glucidica del cheratansolfato; ad essa si unisce Gal con legame 1,4-β glucosidico; 2) da un residuo di GlcNAC unita con legame N-glucosidico ad un residuo di asparagina (Asn) della proteina inserito nella sequenza Asn-X-Ser (Thr). GlcNAC a sua volta si unisce ad un altro residuo di GlcNAC a cui si legano in sequenza due residui di Man a loro volta uniti a GlcNAC; su questa sequenza si inserisce il cheratansolfato con Gal iniziale. Proteoglicani: si trovano distribuiti 1) negli spazi extracellulari e concorrono a formare la matrice extracellulare con funzione di stabilizzare l'impalcatura del tessuto, garantire scambio cellula-cellula ed interazione cellula-cellula (versicano, decorina, aggregano dellacartilagine): 2) ancorati alla membrana plasmatica attraverso una sequenza aminoacidica (sindacano); 3) intracellari sotto forma di granuli (serglicina). La proteina a cui si ancora.

Il glicosaminoglicano viene definito proteina principale e può avere massa molecolare molto variabile; per quanto attiene la componente glucidica, essa può essere rappresentata da condroitinsolfato e cheratansolfato nell'aggrecano, condroitinsolfato e dermatansolfato nel versicano, decorina e serglicina, condroitinsolfato ed eparansolfato nel sindacano. In tutti i proteoglicani noti, le catene polisaccaridiche sono unite alla proteina principale a mezzo di un oligosaccaride ponte formato: a) secondo alcune versioni dal trisaccaride Xil (xiloso)-Gal-Gal, secondo altre dal tetrasaccaride Xil-Gal-Gal-GlcA (acido glucuronico); b) GalNAc-Gal. La prima unità del ponte saccaridico (Xil o GalNAc) impegna il suo carbonio glucosidico con la proteina in cui di solito è un residuo di serina ad essere coinvolto; si costituisce così un legame O-glucosidico fra Xil o GalNAc ed il gruppo alcolico della serina della proteina. La serina di attacco è frequentemente

inclusa in una sequenza Ser-Glypiù volte ripetute nella catena proteica (tre nella decorina fino a più di cento nell’aggregano).Nella serglicina è caratteristico un segmento di 49 aminoacidi costituito unicamente dalla successione Ser-Gly da cui il nome di questo proteoglicano. I proteoglicani della cartilagine unitamente al collageno, scleroprotide ricco di glicina, prolina, ossiprolina ed idrossilisina, quest’ultima legata a Gal o Gal-Glc, formano la trama della cartilagine a cui conferiscono elasticità fortemente dipendente dalla natura polianionica delle catene di condroitinsolfato e cheratansolfato presenti alla periferia del complesso proteico, che conferisce alla struttura complessa la capacità di idratarsi fortemente in condizione di distensione e rilasciare acqua in condizione di compressione.

Struttura delle unità disaccaridiche fondamentali nei differenti glicosaminoglicani:

a) Acido ialuronico: il disaccaride fondamentale

è formato da acido glucuronico (GlcA)βlegato a GlcNAc con legame 1-3 glucosidico e quest’ultima legata a GlcA con legane 1-4β glucosidico. Il disaccaride fondamentale è detto anche acido ialobiuronico. Per l’elevato numero di cariche negative l’acido ialuronico pur essendo una macromolecola formata disolito da 20.000 unità di acido ialobiuronico, è solubile in acqua e soluzioni saline, e le sue soluzioni sono altamente viscose. Entra come componente del liquido sinoviale, dell’umor vitreo dell’occhio, della gelatina del cordone ombelicale. L’elevato numero di cariche negative contribuisce anche a tenere la molecola fortemente distesa; per queste proprietà l’acido ialuronico tende a formare degli aggregati con proteine che aderiscono alla sua catena senza formare legami covalenti, dette proteine di legame e proteine principali, le prime con funzione di mediare l’attacco delle seconde all’acido ialuronico,

le seconderesponsabili dell’interazione su di esse di molte catene di glicosaminoglicani, quali acidicondroitinsolforici (100 catene), cheratansolfati (20 catene), dermatansolfati, eparansolfati.Questa struttura complessa è frequentemente presente nella cartilagine; l’interazioneglicosaminoglicano-proteina principale si fonda sulla formazione di legami covalenti fra unresiduo aminoacidico della proteina (serina) ed il gruppo glucosidico della prima unitàmonosaccaridica facente parte del ponte saccaridico che unisce la proteina alglucosaminoglicano.

b) Acido condroitinsolforici: il disaccaride fondamentale è formato da acido glucuronico(GlcA) legato a GalNAc con legame 1-3 glucosidico; quest’ultima, sovente solforilata in 4o 6, a sua volta è legata a GlcA con legane 1-4 glucosidico. Questa sequenza riflette quellapresente nell’acido ialuronico da cui si differenzia per la sostituzione di GlcNAc conGalNAc solforilata. Una molecola

di solito nella cornea, nella pelle e nei tessuti connettivi. Ecco come potrebbe essere formattato il testo utilizzando tag html:

di acido condroitinsolforico è di solito formata da 30-50 unità del disaccaride fondamentale. È presente nelle cartilagini, ossa, pelle, cornea e nella parete delle arterie.

Dermatansolfati: il disaccaride fondamentale è formato da acido L-iduronico (IduA), α spesso solforilato in 2, legato a GalNAc con legame 1-3 glucosidico e quest'ultima β sovente solforilata in 4 o 6, a sua volta legata a IduA con legane 1-4 glucosidico. Sono definiti spesso come acidi condroitinsolforici B. Sono presenti nella parete dei vasi e nelle valvole cardiache.

Cheratansolfati: il disaccaride fondamentale è formato da Gal legato a GlcNAc, spesso β solforilata in 6, con legame 1-4 glucosidico; quest'ultima è a sua volta legata a Gal con β legane 1-3 glucosidico. I cheratansolfati sono polisaccaridi acidi ma la loro acidità è assai meno spiccata di quella dell'acido ialuronico e dei condroitinsolfato e dermatansolfato; sono presenti di solito nella cornea, nella pelle e nei tessuti connettivi.

nelle cartilagini e nei dischi intervertebrali in associazione con acidicondroitinsolforici (vedi complessi legati ad acido ialuronico).
d) Eparine: il disaccaride fondamentale è formato da GlcA (acido glucuronico) unito a βglucosoamina con legame 1-4 glucosidico, mentre la glucosamina è legata all'acido αglucuronico con legame 1-4 glucosidico; la glucosamina è frequentemente solforilata all'aminogruppo legato al carbonio 2, ed eventualmente anche in 6; inoltre spesso l'acidoglucuronico è sostituito con l'acido L-iduronico e pertanto il legame con la glucosamina αdiventa di tipo da ultimo l'acido iduronico è spesso solforilato in posizione 2. Le eparine sono di solito intracellulari legate covalentemente a mezzo del trisaccaride ponte alla proteina; particolarmente ricche di questo proteoglicano sono i mastociti. L'eparina come polisaccaride circola libera ed ha una potente azione anticoagulante e chiarificante il.

plasmaa causa della sua azione attivatrice sugli enzimi che mobilizzano gli acidi grassi daitrigliceridi componenti le lipoproteine chilomicroni e VLDL (lipoproteinalipasi).

Eparansolfati: il disaccaride fondamentale è simile a quello presente nelle eparine con ladifferenza che l'acido iduronico è meno frequente e la glucosamina è spesso acetilata emeno solforilata. Sono componenti delle membrane cellulari particolarmente espressinell'endotelio dei vasi arteriosi ed a livello dei polmoni. A differenza dell'eparina non hannoazione anticoagulante.

Biosintesi del proteoglicanoLa biosintesi del proteoglicano prevede la costruzione della catena saccaridica sulla proteinagià formata, processo che è attivo a livello dell'apparato di Golgi. La sintesi della catenaprevede reazioni di trasferimento delle unità saccaridiche tutte in forma attivata cioè legatead un nucleotide (UDPG, UDPGal, UDPGlcA, UDPGlcNAc, UDPGalNAc),

UDPxiloso,). Nella sintesi di catene oligosaccaridiche impegnate a formare il protide-oligosaccaride, oltre alle forme attive dei monosaccaridi sopra riportate, sono coinvolti anche le forme attive di mannoso (Man), fucoso (Fuc), acido N-acetilneuraminico, rappresentate da GDPMan, GDPFuc, CMPNeuNAc. Nella reazione di trasferimento, di solito il legame glicosidico fra il monosaccaride α e il nucleotide per di più glucosidico diventa glucosidico all'atto in cui il monosaccaride si lega alla proteina o ad un precedente monosaccaride, fatta eccezione per NeurNAc il cui legame sia con CMP sia con un altro monosaccaride è sempre glucosidico.

Sintesi di GlcNAc e GalNAc: inizia da G-6-P che viene isomerizzato in F-6-P; quest'ultimo, in una reazione di trasferimento, accetta dalla glutamina (acido glutamico aminato al γ) γ-carbossile l'aminogruppo in e si trasforma simultaneamente in glucosamina-6-P (GlcN); questa è quindi acetilata all'aminogruppo in

Presenza di acetil coenzima A (acetilCoA) e successivamente trasformata in GlcNAc-1-P per spostamento del fosfato da 6 in 1. GlcNAc-1-P in presenza di UTP per reazione nucleotidiltransferasica si trasforma in UDPGlcNAc epirofosfato. UDPGlcNAc a sua volta può trasformarsi in UDPGalNAc per epimerizzazione del carbonio 4 ad opera di una epimerasi NAD dipendente.

Sintesi di fucoso: il fucoso è un monosaccaride della serie L e precisamente è un 6-desossiL-galattoso considerato anche un metilpentoso. Nei nostri tessuti il fucoso non si trova libero ma sempre impegnato con GDP a formare la sua forma attiva (GDPFuc) o impegnato in catene oligosaccaridiche legate a proteine, mai però all'estremo della catena. La forma attiva si costituisce a partire da GDPMan in presenza di NADP ridotto. La reazione di riduzione del gruppo alcolico in 6 del mannoso a gruppo metilico implica anche un'inversione di configurazione per cui il carbonio in 6 dalla configurazione trans.

rispetto all'ossidrile legato al carbonio