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Protéoglycanes : structure et métabolisme - Coggle Diagram
Protéoglycanes : structure et métabolisme
Généralités
= macromol constituées d'un axe protéique = core protein sur lequel sont fixés par liaison O-glycosidique des chaînes de glycosaminoglycanes = GAG.
Différent de glycoprot car proteoglycanes plutôt composés de glucide avec chaînes polysaccharidiques + unités disaccharidique répétées (ac hexuronique + hexosamine sauf keratane sulfate) et type d'insertion par O-glycosylation (sauf KS)
Grande variétés de PG qui se différencient par leur axe proteique, nature et nbr de chaînes de GAG, loca cellulaire (R extra cell ou sur/dans plasmalemme
GAG = polymères linéaires formés de la répétition d'un dioside de base tjrs constitué d'un ac uronique et d'un hexosamine (sauf KS : galactose et N-acetylglucosamine). Nbr unités disaccharidique variable suivant GAG : de qq dizaines jsq 25000 unités dans ac hyaluronique. Degré de sulfatation divers, de 0% pour ac hyaluronique jsq 80% pour héparine. Existe sous forme libre ou lié à axe proteique (sauf AH). Nbr de chaînes GAG constitutives des PG variables : de 1 pour décorine à +100 pour aggrecane
4 types de glycosaminoglycanes (polysacch linéaires anioniques) présents dans PG : Heparin et heparan sulfate, Keratan sulfate, Dermatan sulfate, Chondroitin sulfate
Synthèse protéoglycanes : tétrasaccharide de liaison
GAG lié à axe protéique (serine) par tetrasaccharide invariant
1ERE ETAPE
XT-I et II catalysent transfert du xylose (UDP-xylose) sur résidu Ser de séq consensus de l'axe proteique avec séq minimale et seq optimale. Substrat physio optimal est
bikunine
, composant inhibiteur de l'apha-trypsin inhibitor qui possède un site d'attachement pour une chaîne de CS (chondroitine sulfate) → utilisation bikunine pour déterminer act XT
Expression tissulaire XT
Dans la plupart des tissus
Certaines lignées avec XT-II principale ou seule exprimée
Prom des gènes non caractérisés : FT pas connus
Exp°
xylt-1
(gène XT-I) inductible par TGFbeta1 contrairement à
xylt-2
Sécrétion XT
90% act XT des cultures est sécrétée dans le milieu. Process actif non lié à un dommage cellulaire
Inhibé par colchicine : inhibition du trafic intracell médié par µtubules
Présent dans tous types cell : présence XT dans tous les fluides bio
Aucune patho asso à défaut de XT car létalité précoce → rôle essentiel des proteoglycanes et des act XT
1ere etape dans synth post trad du linker catalysée par act
xylosyltransferase
(dans Golgi). Assurée par 2 enzymes
XT-I
et
XT-II
de structure proche mais iisus de 2 gènes, présent chez tous les organismes supérieurs et XT-I uniquement chez droso et
C.elegans
, abs chez levure et bactéries. XT-I plus affine pour son substrat
2EME ETAPE
Synth linker se poursuit par addition successive de 2 Gal assurée par 2 galactosyl-transferase distinctes :
GalT-I et II
localisée dans les citernes cis et médianes de Golgi + addition GlcA par glucuronyl-transgerase
GlcAt-I
Cette séq tetrasacch sert de point de depart a la synth des chaînes de GAG
3EME ETAPE : Nature chaîne de GAG élaborée selon le 1er hexosamine greffé : si alpha-GlcNac par
GlcNacT-I
→ HS/Hep et si beta-GalNac par
GalNacT-1
→ CS/DS (D pour dermatane)
4EME ETAPE
Elongation des chaînes de CS/DS dans Golgi
Pour les chaînes HS/Hep : 1) Addition successive des monosaccharides via transferases =
exostosines
2) Modifs des monosacch par déacetylation et épimérisation 3) Sulfatation par sulfatases
Mut° perte de fonction exostosine : maladie des exostoses multiples = HME caractérisée par dev d'excroissances osseuses entourées de cartilage (osteochondromes) des os longs
Isoformes d'exostosines issus de 2 gènes :
EXT1
et
EXT2
. Ont une double act GlcNacT et GlcAT. Forment complexe hetero-oligomerique dans Golgi → augmentation act. Les 2 EXT indispensables à la synth des HS, si deficit de l'un ou l'autre alors HME
HS : Modifs incomplètes des chaînes de GAG et structure heterogène des chaînes présentant des domaines très sulfatés (S domain) séparés par régions peu modifiées et peu sulfatées (Nac domain) + domaines intermédiaires (NA/NS domain) entre les 2
HS : degré de sulfatation peut également être contrôlé par sulfatases localisées à la surface de la mb :
Sulf1 et 2
→ retirent les 6S (glucosamine) → rég° fine des interactions avec prot comme FGF2, Wnt, BMP... → rég° act cellulaires
Techniques d'études des PG/GAG
Dilution isotopique dû au pool de glucoasmine endogènes donc milieu appauvri en Glc pour limiter dilution isotopique et forte c° de glucosamine tritée
PNPX : compétiteur des axes protéiques endogènes pour synth linker
Chlorate de sodium : inhibiteur de synthèse PAPS (donneur de groupements sulfates)
Galactosamine : piège UTP → inhibition synth UDP-oses
Catabolisme des PG/GAG
PG soumis à des process permanents de renouvellement, demi vie entre qq heures et qq semaines
Axe protéique = substrat de nbrses proteases ; GAG = substrat des glycosidases et sulfatases ; les 2 sont sensibles aux ROS → dégradation physiopatho
Génération de catabolites pouvant être doués d'act bio
Dégradation des PG initiée dans espace extracell par proteases ou ROS dans leucocytes et macrophage (reactions inflammatoires) et complétée dans espace intracell (lysosomes)
Différentes protéases à différents pH : Asp protease (cathepsin D), Ser protease (elastase, chymases, plasmine), Cys protease (cathepsin B, calpaines), métalloproteases agissant sur ext de la cell (MMP, ADAM)
Dégradation par glycosidases extracell
Mee de Hyaluronidases extra cell & Endoglycosidase dégradant chaînes HS = heparanase
Glycosidases secretées par nbrx procaryotes, sont des lyases (élimination H2O) = différence essentielle des glycosydases de mamm (hydrolase)
Catabolisme des PG transmbr : 1) endocytose lente 2) liberation des HS de l'axe proteique (endosome, pH neutre) 3) dégradation rapide des HS en oligosacch par des enzymes différentes (pH faiblement acide) 4) dégradation complète dans lysosome → attaque séquentielle
Relargage (shedding) de l'ectodomaine : in vitro comme in vivo, augmenté dans reaction inflammatoires, site de clivage inconnu, relargage fortement accéléré par ester de phorbol (PKC), intervention d'une MMP (relargage inhibé par TIMP-3), génère des compétiteurs solubles/HSPG membranaires
Catabolisme des PG glypiatés = ancré dans mb par ancre GPI : en génral pas de relargage par phospholipase, endocytose et dégradation dans lysosomes très rapide