Kolhydratsulfotransferas
| Kolhydratsulfotransferasfamilj 2 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Exempel på kolhydratsulfotransferas med PAPS-samsubstrat och kolhydratsubstrat: Kristallstruktur av humant 3-O-Sulfotransferas-3 med bundet PAPS och tetrasackaridsubstrat. Enzymkedja A (blå), Enzymkedja B (grön), PAPS (röd), tetrasackaridsubstrat (vit), natriumjon (lila sfär).
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | Sulfoöverföring_2 | ||||||||
| Pfam | PF03567 | ||||||||
| InterPro | IPR005331 | ||||||||
| Membran | 495 | ||||||||
| |||||||||
| Kolhydrat Sulfotransferas familj 1 | |
|---|---|
| Identifierare | |
| Symbol | Sulfoöverföring_1 |
| InterPro | IPR016469 |
| Membran | 493 |
Kolhydratsulfotransferaser är sulfotransferasenzymer som överför sulfat till kolhydratgrupper i glykoproteiner och glykolipider . Kolhydrater används av celler för ett brett spektrum av funktioner från strukturella ändamål till extracellulär kommunikation. Kolhydrater är lämpliga för en sådan mängd olika funktioner på grund av mångfalden i struktur som genereras från monosackaridsammansättning , glykosidbindningspositioner, kedjeförgrening och kovalent modifiering. Möjliga kovalenta modifieringar inkluderar acetylering , metylering , fosforylering och sulfatering . Sulfatering, utförd av kolhydratsulfotransferaser, genererar kolhydratsulfatestrar. Dessa sulfatestrar är endast lokaliserade extracellulärt, antingen genom utsöndring i den extracellulära matrisen (ECM) eller genom presentation på cellytan. Som extracellulära föreningar är sulfaterade kolhydrater mediatorer av intercellulär kommunikation, cellulär adhesion och ECM-underhåll.
Enzymmekanism
Sulfotransferaser katalyserar överföringen av en sulfonylgrupp från en aktiverad sulfatdonator till en hydroxylgrupp (eller en aminogrupp , även om detta är mindre vanligt) hos en acceptormolekyl. I eukaryota celler är den aktiverade sulfatdonatorn 3'-fosfoadenosin-5'-fosfosulfat (PAPS) (Figur 1).
PAPS syntetiseras i cytosolen från ATP och sulfat genom sekventiell verkan av ATP-sulfurylas och APS-kinas. ATP-sulfurylas genererar först adenosin-5'-fosfosulfat (APS) och sedan överför APS-kinas ett fosfat från ATP till APS för att skapa PAPS. Vikten av PAPS och sulfatering har urskiljts i tidigare studier genom att använda klorat , en analog av sulfat, som en konkurrerande hämmare av ATP-sulfurylas. PAPS är ett samsubstrat och källa till aktiverat sulfat för både cytosoliska sulfotransferaser och kolhydratsulfotransferaser, som finns i Golgi . PAPS rör sig mellan cytosolen och Golgi -lumen via PAPS/PAP (3'-fosfoadenosin-5'-fosfat) translokas, en transmembran antiporter .
Den exakta mekanismen som används av sulfotransferaser håller fortfarande på att utredas, men studier har visat att sulfotransferaser använder en in-line sulfonylöverföringsmekanism som är analog med fosforylöverföringsmekanismen som används av många kinaser , vilket är logiskt med tanke på den höga nivån av strukturell och funktionell likheter mellan kinaser och sulfotransferaser (Figur 2). I kolhydratsulfotransferaser har ett konserverat lysin identifierats i det aktiva PAPS-bindningsstället, vilket är analogt med ett konserverat lysin i det aktiva ATP-bindningsstället för kinaser. Proteinsekvensinriktningsstudier indikerar att detta lysin också är konserverat i cytosoliska sulfotransferaser.
Förutom det konserverade lysinet har sulfotransferaser ett mycket konserverat histidin på det aktiva stället. Baserat på bevarandet av dessa rester, teoretiska modeller och experimentella mätningar har ett teoretiskt övergångstillstånd för katalyserad sulfatering föreslagits (Figur 3).
Figur 2: Mekanismen genom vilken kolhydratsulfotransferas katalyserar överföringen av en sulfonylgrupp till en kolhydratgrupp i ett glykoprotein eller glykolipid är analog med den mekanism genom vilken ett kinas katalyserar en fosforylgrupp. Båda enzymerna använder en lysinrest i sina aktiva ställen för att koordinera till sina samsubstrat; ATP-samsubstratet i kinasmekanismen är analogt med PAPS i kolhydratsulfotransferasmekanismen (grön). Rött visar gruppen som överförs; Observera att överföringen är koordinerad runt lysinet. Svart är substratet. Sia står för sialinsyra.
|
Biologisk funktion
Kolhydratsulfotransferaser är transmembrana enzymer i Golgi som modifierar kolhydrater på glykolipider eller glyoproteiner när de rör sig längs den sekretoriska vägen. De har en kort cytoplasmatisk N-terminal, en transmembrandomän och en stor C-terminal Golgi luminal domän. De skiljer sig från cytosoliska sulfotransferaser i både struktur och funktion. Medan cytosoliska sulfotransferaser spelar en metabol roll genom att modifiera småmolekylära substrat såsom steroider , flavonoider , neurotransmittorer och fenoler , har kolhydratsulfotransferaser en grundläggande roll i extracellulär signalering och vidhäftning genom att generera unika ligander genom modifiering av kolhydrater. Eftersom substraten för kolhydratsulfotransferaser är större, har de större aktiva ställen än cytosoliska sulfotransferaser.
Det finns två huvudfamiljer av kolhydratsulfotransferaser: heparansulfotransferaser och galaktos/N-acetylgalaktosamin/N-acetylglukosamin 6- O -sulfotransferaser (GST).
Heparansulfotransferaser
Heparansulfat är en glykosaminoglykan (GAG) som är kopplad av xylos till serinrester av proteiner som perlekan , syndekan eller glypican . Sulfatering av heparansulfat GAG hjälper till att ge mångfald åt cellytproteiner och förser dem med ett unikt sulfateringsmönster som tillåter dem att specifikt interagera med andra proteiner. Till exempel, i mastceller syntetiseras den AT-III-bindande pentasackariden med essentiella heparansulfatsulfateringssteg. Bindningen av heparansulfatet i denna pentasackarid till AT-III inaktiverar blodkoagulationsfaktorerna trombin och faktor Xa . Heparansulfater är också kända för att interagera med tillväxtfaktorer , cytokiner , kemokiner , lipid- och membranbindande proteiner och adhesionsmolekyler.
moms
GSTs katalyserar sulfatering vid 6-hydroxylgruppen av galaktos , N-acetylgalaktosamin eller N-acetylglukosamin . Liksom heparansulfotransferaser är GST:er ansvariga för post-translationell proteinsulfatering som hjälper till med cellsignalering. GST:er är också ansvariga för sulfateringen av extracellulära matrisproteiner (ECM) som hjälper till att upprätthålla strukturen mellan celler. Till exempel katalyserar GST:er sulfateringen av glykoproteiner som uppvisar den L-selektinbindande epitopen 6-sulfosialyl Lewis x, som rekryterar leukocyter till områden av kronisk inflammation. GST:er är också ansvariga för korrekt funktion av ECM i hornhinnan; felaktig sulfatering av GST kan leda till ogenomskinliga hornhinnor.
Sjukdomsrelevans
Kolhydratsulfotransferaser är av stort intresse som läkemedelsmål på grund av deras väsentliga roller i cellcellssignalering, adhesion och ECM-underhåll. Deras roller i blodkoagulation, kronisk inflammation och underhåll av hornhinnan som nämns i avsnittet Biologisk funktion ovan är alla av intresse för potentiella terapeutiska ändamål. Förutom dessa roller är kolhydratsulfotransferaser av farmakologiskt intresse på grund av deras roller i virusinfektion, inklusive herpes simplex virus 1 (HSV-1) och humant immunbristvirus 1 (HIV-1). Heparansulfatställen har visat sig vara väsentliga för HSV-1-bindning som leder till att viruset kommer in i cellen. Däremot har heparansulfatkomplex visat sig binda till HIV-1 och hindra det från att komma in i cellen genom dess avsedda mål, CD4- receptorn.
Mutation i kolhydratsulfotransferaser 6 ( CHST6 ) är associerad med makulär hornhinnedystrofi (MCD) Nedärvning: Autosomal recessiv. Genetic Locus: 16q22 Online Mendelian Inheritance in man (OMIM) Entry OMIM #217800
Mänskliga proteiner från denna familj
- Kolhydratsulfotransferaser 6 ( CHST6 ) Sulfotransferas som använder 3'-fosfo-5'-adenylylsulfat (PAPS) som sulfonatdonator för att katalysera överföringen av sulfat till position 6 av icke-reducerande N-acetylglukosamin (GlcNAc) rester av keratan. Förmedlar sulfatering av keratan i hornhinnan. Keratansulfat spelar en central roll för att upprätthålla transparens i hornhinnan.
- Kolhydratsulfotransferaser 8 (CHST8) och 9 (CHST9), som överför sulfat till position 4 av icke-reducerande N-acetylgalaktosamin (GalNAc)-rester i både N-glykaner och O-glykaner. De fungerar i biosyntesen av glykoproteinhormonerna lutropin och tyrotropin, genom att förmedla sulfatering av deras kolhydratstrukturer.
- Kolhydratsulfotransferas 10 ( CHST10 ), som överför sulfat till position 3 i den terminala glukuronsyran i både protein- och lipidkopplade oligosackarider. Det styr biosyntesen av HNK-1-kolhydratstrukturen, en sulfaterad glukuronyl-laktosaminylrest som bärs av många neurala igenkänningsmolekyler, som är involverad i cellinteraktioner under ontogenetisk utveckling och i synaptisk plasticitet hos vuxna.
- Kolhydratsulfotransferaser 11 - 13 ( CHST11 , CHST12 , CHST13), som katalyserar överföringen av sulfat till position 4 av GalNAc-resten av kondroitin. Kondroitinsulfat utgör den dominerande proteoglykanen som finns i brosk och är fördelad på ytan av många celler och extracellulära matriser. Vissa, trodde inte alla, av dessa enzymer överför också sulfat till dermatan.
- Kolhydratsulfotransferas D4ST1 (D4ST1), som överför sulfat till position 4 av GalNAc-resten av dermatansulfat.
externa länkar
-
Media relaterade till kolhydratsulfotransferas på Wikimedia Commons
