(Vanhoista muistiinpanoista koottua )
Kun
lähestyy esim amerikkalaista kaupunkia Tyyneltä mereltä,
Metropolien talot muodostavat tietyn profiilin. Samalla tavalla
ihmisen joka soluilla on tietty pintamolekyylien
profiili. Joka solutalo on jokin tietty oma järjestelmä ja
funktiolaaturyhmä.
Nyt katson musiineja, joita tiettyjen solujen pinnoilla on myös
profiilina. Tässä artikkelissa on osat (1) (2) ja (3).
MUCINS
(1)
Suomennos erään työn abstraktista
GEELIÄ
MUODOSTAVA MUSIINI
POLYMEERIT
KUVA.
Musiinimonomeeri
MUSIINIOLIGOMEERI,
TRIMEERI, DIMEERI
MUSIININ
MERKITYS Astmassa ja CF-taudissa (kystinen fibroosi)
AMEEBAN
STRATEGIA MUSIINIA VASTAAN
KUVA
MUC1 ja MUC 4
Vertaa:
MUSIININ tyyppinen VERIRYHMÄ oli T/Tn
YLEISTÄ
RAKENTEELLISISTA MUSIINEISTA
Eräs
väitöstilaisuudet 10.3.2006 musiineista Sahlgrenska Akademi
Göteborgs univesitet.
LÄHDE:
Lidell Martin. Assembly and proteolytic cleavages of gel-forming
mucins. ISBN 91-628-6768-7
Geeliä
muodostavat musiinit ovat kookkaita glykoproteiineja (gp) ja ne ovat
pääkomponentti kehon epiteelipintoja suojaavassa limakerroksessa.
Tämän väitöskirjan tarkoituksena on syventää tietämystä
geelejä muodostavien lima-aineitten syntetisoitumisesta ja
koostumuksesta ja siitä, miten ne suhtautuvat muihin molekyyleihin.
Tietämys on perustavanlaatuista ja auttaa ymmärtämään
limakerroksen muodostaman puolustuksellisen esteen fysiologiaa
terveydessä ja tautitiloissa.
Koska
musiinit ovat kookkaita, heterogeenisesti glykosyloituneita ja
muodostavat polymeerirakenteita, niitä on vaikea tutkia
konventionaalisin menetelmin.Tutkimuksessa lähestytään ongelmaa
kuvaamalla proteiinin eri osien expressiota eri soluissa, jolloin
voidaan käyttää biokemiallisia analyysejä.
Göteborgissa tehdään korkeantason
musiinibiologiaa!!
LOGO:
http://www.medkem.gu.se/mucinbiology/databases/logo.jpg
Musiinin oligomeeri, trimeeri, dimeeri
Kun
ihmisen MUC2-musiinin N-terminaalinen osa ilmentyy, proteiini
muodostaa disulfidisidoksellisia (-s-s-) oligomeereja sekretorisen tien
loppuvaiheissa. Nämä erittyneet oligomeerit pysyvät koossa
trimeerisen trypsiiniresistentin fragmentin avulla ( kirjan kuvassa kuin
kolmiapilan lehti). Elektromikroskoopilla pystyttään vahvistamaan
tämä trimeerinen hahmo.
Musiinin
C-terminaalisen osan ilmentämisellä osoitetaan, että tämä osa muodostaa
disulfidisidoksellisia dimeerejä endoplasmisessa retikulumissa (ER).
Dimeerinen luonne vahvistettiin elektronimikroskooppisesti.
(Tässä alla olevassa näkyy limakalvokerroksen suhteellinen paksuus suoliston eri osissa)
Kun
tutkittiin MUC2-musiinin C-terminaalista osaa, oli havaittavissa
pilkkoutuminen -GDPH-sekvenssissä aspartaatin (D) ja proliinin
(P) välissä. Tämä pilkkoutuma osoittautui olevan hidasta,
tapahtuvan pH:n laskiessa alle 6 ja olevan lisäksi
non-entsymaattista. Pilkkoutuma saattoi tapahtua myös myöhemmissä
happamemmissa sekretorisen tien osissa, koska näiden osien
neutralisoituminen ehkäisi pilkkoutumista.
In
vitro tutkimukset osoittivat, että pilkkoutuminen tuotti uusia
C-terminaalisia päätyjä, jotka kykenivät sitomaan proteiinin
muihin molekyyleihin.
Astmassa ja CF-taudissa kystisessä fibroosissa
Myös
ihmisen MUC5AC sisälsi tällaisen GDPH-sekvenssin ja osoitti vahvaa
sekvenssien samankaltaisuutta myös MUC2:n sekvenssien kanssa tämän
GDPH-jakson ympäristössä.
Tutkittaessa
MUC5AC:n C-terminaalia todettiin samanlaista pilkkoutumaa. Vaikka
pilkkoutuma tapahtui jo neutraalilla ER-alueella, pilkkoutuminen
jatkui edelleen pH:n laskiessa happamaksi. Tämänkin pilkkoutuman
jälkeen muodostui reaktiivinen C-terminaali, joka voi sitoutua
muihin proteiineihin.
Näiden
musiinien reaktiivisten päitten muodostumisella voi olla sovellusta
esim. seuraavien tautitilojen ymmärtämisessä: astma ja kystinen
fibroosi (CF). Molemmissa taudeissa on tyypillistä musiinitappien
(limatappien) muodostuminen (musiinin stagnaatio) ja matala pH (
happamuus) hengitysteitten musiinissa. Matalampi pH voi johtaa
lisääntyneeseen pilkkoutumiseen, mistä taas seuraa tiheämmät
poikkisidokset musiinien kesken (tiukentuva rakenne) tai sidokset
muihin molekyyleihin, joita esiintyy epiteelipinnalla, mikä taas
lisää näissä taudeissa esiintyvää musiinin retentiota (sitkeän
liman kertymistä).
Mikä on Ameban strategia ihmisen suoliston musiinikerroksen muodostamaa estettä kohtaan?
Jotta
protozooat pääsevät epiteelipintaan käsiksi, niiden on läpäistävä
musiinigeeli.
Tässä
väitöstyössä tutkittiin amebiaasia aiheuttavan Entameba
histolytica-loisen strategiaa, millä se läpäisee
limakalvon musiinipuolustuksen. Se erittää effektorientsyymiä
kysteiiniproteaasia, jonka on oletettu tuhoavan paksunsuolen
musiinikerrosta, mikä on koostunut normaalisti lähinnä’ musiinityypistä
MUC2. (Colonin musiinikerros on 800 nm paksu ja Entameba on vain 20
nm pitkä) (Protozooatauti amebiaasi tarttuu 50 miljoonaan
ihmiseen ja aiheuttaa noin 100 000 kuolemantapausta vuosittain).
Tutkimustyössä
testattiin hypoteesia ameban strategiasta tuhota paksunsuolen mukoosa
(paksunsuolen limakalvon puolustuskerros). Tutkijat kehitettivät
rekombinanttiosat MUC2-musiinista ja LS 174T-soluista ( ihmisen
adenocarcinoma coli-solulinjasta) tuotettiin liukenemattomia
musiineja: niitä käsiteltiin ameban erittämillä proteaaseilla.
Tulokset osoittivat, että amebiaalit kysteiiniproteaasit hajoittivat
mukoosigeelin kohdistamalla vaikutuksensa MUC2-musiinin
C-terminaaliseen osaan. Tässä on ensimmäistä kertaa osoitettu
spesifinen pilkkoutumismekanismi, jota enteropatogeeni ameba käyttää
rikkoessaan musiinigeelin polymeeristä luonnetta.
2008-11-04
10:34
Musiinin tyyppinen veriryhmä on T/Tn
HUOMAA,
että T/Tn veriryhmän Tn antigeenilla on musiinin kaltainen ydin
(Core), STn antigeeni
(KTS:
kuva myöhemmin artikkelissa: Tn on ydinosaltaan merkattu esiin.
Normaalisti
tämä Tn ydin ei ole paljaana kehossa, vaan entsyymit lisäävät
siihen katetta.
Tästä otsikon kirjasta .öytyy ydinrakenteitten (CORE
1- 8 ) oligosakkaridien luettelo (alla) ja niitä verrataan
Tn-antigeeniin.
MUSIINIT
ovat joukko O-glykosyloituja glykoproteiineja, joita löytyy limasta
(mucus) ja pintasolukkojen (epiteelin) pinnoilta. Musiineilla on
tärkeä osuus monenlaisissa biologisissa prosesseissa. O tarkoittaa tässä yhteydessä happimolekyyliä, joka on aminohapon OH- ryhmästä, joko seriinistä (S) tai threoniinista (T).
GalNAcalfa(1-O)Ser/Thr
Glykaani
( eli orgaaninen sokerinen typpeä siältävä) ydinrakenne näissä musiineissa omaa pelkistävän
eli redusoivan päädyn N-asetyyligalaktosaminitähdettä (GalNAc) ja
se taas pystyy tekemään glykosidisidoksen aminohappoihin nimeltä
seriini (S, Ser) tai treoniini (T, Thr), joilla on –OH-ryhmä. Ne
ovat ainoat rakenneaminohapot, joilla on OH-ryhmä. Threoniini kuuluu
essentielleihin, ravinnossa saataviin aminohappoihin ja aluksi (viime vuosisadalla) kesti
aikaa, ennen kuin sille löytyi jokin oma tehtävä kehossa.
Kehosta on löydetty 8 musiinien ydin rakennetta (CORE STRUCTURES)
ja niistä on identifioitu Tn ja STn antigeenit tyviosistaan.. Nämä
perusrakenteet Core 1- 8 sitten toimivat monen muun glykoproteiinin
komponentteina, esim solun kalvon glykoproteiineissa (gp),
veriryhmädeterminanteissa, immunoglobuliineissa ja kylmänvastaisissa
glykoproteiineissa. Koska näillä glykoproteiineilla on tärkeää
osuutta, on koetettu monia metodeja synteettisestikin valmistaa
tällaisia O-linkkiytyneitä glykosyyliaminohappoja ja
glykopeptidejä.
2008-11-04
OSA 2
Ihmisen MUSIINIT 14 ihmismusiinia.
Ihmisen
MUSIINIT (mucins). 14 ihmismusiinia.
Limakalvokomponentti
Musiinin rakenne
O-glykosylaation
dynaaminen säätely
Mikrobin
strategia ja musiinibarrikadi vuorovaikutuksessa
Esimerkkinä
ameba ja musiinien suorittama ameban eliminoiminen
Ihmisen
MUC tyypit
On
neljä geeliä muodostavaa musiinia MUC2, MUC5AC, MUC5B, MUC6.
Solukalvoihin
kiinnittyviä musiineja on seuraavat: MUC1, MUC3A, MUC3B, MUC12,
MUC17.
Tärkeät
entsyymit: O-Glykosyylitransferaasit (GT-entsyymit )
Musiinien
monet haasteet ja kehon monet glykosylaasit
Lisäksi
tämä musiinijoukkio voi joutua olemaan osana kanserogeenistä
kaskadia.
Musiinit ovat tärkeä molekulaarinen komponentti ihmiskehon limakalvoilla ja
nekin ovat glykoproteiineja (gp). Mikään sokeri yksinään ei ole kehorakenne ellei se organisoidu typellä jossain muodossa.Sokeri on vapaana myrkkyä ja kehon glykosyloituminen tällä vapaalla sokerilla on tauti. Sokeri on kehon polttoainetta, mutta vasta "jalostettuna" eli fosforyloitumisjärjestelmään siirrettynä insuliinin avulla).
Yleensä puhutaan vain influenssan-
ja muitten virusten gp-molekyyleistä, mutta nyt puhutaan ihmisen
omista gp-molekyyleistä. Jos ne gp molekyylit ovat viruksille
tärkeitä, niin vielä tärkeämmät ihmisille.
Musiineilla on erityinen kyky multimerisoitua, muodostaa tehokasta
eritetuotteen verkostoa, joka toimii limakalvojen suojana.
Musiinien alaryhmissä on seuraavat tyyyppejä
(1)
Solukalvossa sijaitsevat musiinit, joiden osaa ulottuu solun ulkopuolelle tai ulottuu sisäelimen ontelon puolelle ja pieni osa molekyylipäätyä
on myös solun sisällä.
(2)
Yksittäisia musiinin monomeereja voidaan tavata.
(3)
Multimerisoitunutta geeliä muodostavaa musiinia esiintyy
Musiinin rakenne
Musiinissa
on proteiiniosa, joka on apomusiinia. Siinä on runsaasti
aminohappoja seriini, threoniini ja proliini (S, T ja P)
Glykoproteiinissa (gp)
on rakenteesaan myös N- linkkiytynyt ja O-glykosyloitunut
oligosakkaridi.
Musiinissa on TR-alue, tandem repeat, jossa on useita toistojaksoja ja
jokainen TR- alue on joka musiinille tyypillinen oma jaksonsa.
Proteiiniosan aminohappojärjestys ei näytä olevan kovin
ratkaiseva, mutta sensijaan TR (toisto)-jaksojen määrä on
merkitsevä:
VNTR
( Variation Number of Tandem Repeat) tarkoittaa toistojakson variaatiolukua.
Yksittäinen
exoni koodaa kaikki musiinit.
Musiinimolekyylin
O-glykosylaatio on tapa, millä musiinin funktio modifioituu (dynamisesti) tarvetta
vastaavaksi. MUCUS-kerros muodostaa selektiivisen fysikaalisen
esteen, joka suojelee epiteeliä fysikaalisilta ja kemiallisilta
rasitteilta. Jos rakenne glykosyloituu normaalisti heterogeenisesti, se saattanee
tehokkaammin suorittaa tätä funktiotaan. MUSIINIVERKOSTO toimii
mikrobien adhesiinien kohdemolekyylinä. Tässä lienee
musiineille eduksi lisätä O-glykosylaatiotaan ja samalla musiinien
biosynteesiä.
O-glykosylaation
tehostaminen on musiinien työtapoja, se dynaaminen puoli, ja
musiinin tuoton lisääminen on samalla fysikaalisen esteen
tehostamista. Mutta on otettava huomioon, että jonkin bakteerin tai
muun mikrobin strategia kohdistuu juuri tämän musiinivälitteisen
puolustuksen murtamiseen, ja tällöin suhde bakteerin ja
musiinikerroksen välillä on taistelutilanne, joten kaikki
muutokset, mitä musiineissa tapahtuu, eivät ole suoraan selitettävissä,
vaan loogisuutta on pääteltävä. Mikrobi voi myös
häikäilemättömästi käyttää hyödykseen musiinikerrosta ja
musiinien sokerirakenteet ovat niille lähinnä ravintolähde. Jokin
mikro-organismi saattaa olla varsin spesifioitunut juuri
musiinikerrosten tuhoamiseen ja saattaa alkaa säädellä
glykosylaatiota omaksi edukseen. Toisaalta joissain tapauksissa
musiinin hiilihydraattiepitoopit kykenevät puolustuksellisesti tarttumaan
mikro-organismin adhesiiniin ja samalla estämään, ettei
mikro-organismi pääse eritemusiinia pidemmälle invaasiossaan.
”Musiini liimaa mikrobin kuin kärpästarra kärpäsen”. (Tämä lie MAMP- Microbial Associated Molecular Pattern ).
Ihmisen
musiinit ovat evoluution myötä saaneet kaksisuuntaisuutta, koska ne
pystyvät toimimaan sekä integraalisina (rakenteeseen kuuluvina)
musiineina että lisäksi eritemusiineina solupinnan ulkopuolella ( esim suoliston ontelossa, hengitysteissä, silmän sarveiskalvon pinnalla).
Kehon puolustuksesta musiinien avulla on
hyvänä esimerkkinä ameba: ihmisen limakalvopuolustus
parhaimmillaan
Ihmisen
musiini reagoi amebaan kuin itsekin amebaksi muuttuen ja
adhesoituu ameban lektiineihin omaamillaan epitoopeilla ja sitten alkaa runsas
musiinipitoinen limaeritys ja estää fysikaalisestikin
ameban kiinnittymisen mukuksen alla olevaan epiteeliin isäntäkehossa.
Runsasta liman eritystä aiheuttavat infektiot voivat omata tällaista
puolustuksellista taustaa ihmisen kehon limakalvojen taholta ja
samalla paljastaa mikrobin strategiaa ja invasoitumistasoa.
Ihmisellä
on eri limakalvoillaan niille tyypillisiä musiineja, joita merkitään
MUC.
Niiden
geenit on koodattu ja sekvensoitu ja niiden kromosomi on
Kr.11p15.5.
Glykopeptidirungossa on cysteiinipitoisia domeeneja molemmissa päissä. Näillä
musiineilla on hyvä multimerisaatiokyky ja ne luovat
eriteverkostoja.
MUC2
löytyy ohutsuolesta ja paksusuolesta, kuten myös MUC6.
Hengitysteissä
esiintyviä ovat MUC5AC, MUC5B ja vähäisessä määrin MUC2.
Sylkirauhasissa
esiintyy MUC5B
Sappitiehyeissä
esiintyy MUC5B ja hieman myös laatua MUC6.
Reproduktiivisella
alueella esiintyy MUC5B, hiemanMUC2, MUC5C, hieman MUC6 laatuja.
Näitä
koodaa eri kromosomi, Kr7q22.
MUC1
löytyy rintarauhasessa, sappirakossa, kohdunsuussa, haimassa,
vertamuodostavissa soluissa (vähän ilmateissäkin).
MUC3A
löytyy ohutsuolesta, sappirakosta ( vähän paksusuolestakin).
MUC3B
löytyy ohut ja paksusuolesta.
MUC4
löytyy ohutsuolesta, paksusuolesta, mahalaukusta, ilmateistä,
sylkirauhasista, kohdunsuusta ja silmän limakalvolta.
MUC12
löytyy paksusuolesta ja vähän haimasta.
MUC
13 löytyy paksusuolesta, ilmateistäkin, vähän ohutsuolesta,
mahalaukusta, munuaisista.
MUC17
löytyy ohutsuolesta, paksusuolesta ja vähän mahalaukusta.
Jotta
kaikenlaiset musiinit pärjäisivät O-glykosylaatioissaan ja
sopeutumisessaan patogeenia vastaavaan taisteluvalmiuteen, on
keholla runsaat O-glykosyylitransferaasientsyymit tarjottavana tähän
käyttöön. Näitten useitten glykosyylitransferaasien (GT) tarkka
säätely on tarpeen, mutta säätelyn taso on disintegroitunutta,
minkä voi havaita vastustuksenkin laadusta. Esim .bakteerin tapa
kohdata keho voi olla hyvin paikallinenkin, joten mitään yleistä
korkeaa säätöä ei voisikaan olla, vaan säätely on eräänlaista
akuuttia urakkatyötä ja
räätälöintiä, missä sitten alkaa tapahtua O-glykosylaatiota
ja tulee tuotteena O-glykaania- sekä basaalieritystä ja että tarpeen mukaista eritystä. Initiaatioon vaikuttaa moduloiden
entsyymin saatavuus, siis mikä glykosyylitransferaasi (GT) on
käytettävissä ja mikä määrä musiinia tarvitsee toimittaa;
mikä on glykosyylitransferaasin sijainti eritystiessä, Golgin
laitteessa; mikä on happamuus (pH); mikä on entsyymin kinetiikka?
Eri
musiineilla on eri peptidejä (eri aminohapposekvenssejä)
Mikä
seriini (S), mikä treoniini (T) glykosyloidaan?- Selektio toisensa jälkeen
tapahtuu prosessissa. Motiiveja on useita ja yleinen
konsensussekvenssi tässä puuttuu. Diversiteetti on huomattava ja
kudosspesifiteettiä on.
Syövässä
tavataankin sille tyypillisen musiinin O-glykosyloituminen.
Musiinissa voi olla jostain syystä ehkä ydinrakenne muuntunut (
esim ydin, CORE2 (C2) on muuntunut CORE1 (C1) -ytimeksi).
Jonkin
välivaiheen transferaasi voi olla epätasapainossa esim ilmenee
yliexpressoitunut sialyylitransferaasi Si-TN, Si-T, ST3 Gal-I ja –II
ja samalla voi olla alassäätynyt O-glykosyylitransferaasi
(O-GlcNAc.)
Osa
tuotteista on luonnollisesti tuumorisuppressiivisia ( kasvainta
vaimentavaa) , mikä on loogista kehon yritystä vastustaa kanserogeenista muutosta.
Syövän aiheuttamalla glukaanituotteella
on aina jotain etua syövän kasvulle, esim invasiivisuutta ja
metastasointia edistävää glykaanituotetta alkaa muodostua.
Maligni
transformaatio näissä glykaanituotteissa on usein molekyylin
haaroittumiseen korreloivaa. Esim. beeta (1-6)GlcNAc-haarat
N-glykaanissa. Joillekin syöpälajeille on aivan omatyyppiset
epitooppinsa. Esim. todetaan Lewis veriryhmä-epitooppeja runsaammin.
Maligniteeettiin
viittaa, jos Tn veriryhmäantigeenia esiintyy enemmän tai Si-Tn
antigeenia esiintyy. tai O-glykaanin pidentyminen alenee ja
GlcNAc/GalNAc suhde laskee.
Suolistoinfektio
jo muuntaa O-glykosylaatiota.( Kts. vuoden 2018 väitöskirjoja)
Tarkemmin
tästä musiinien muodostuksessa tärkeästä proteiinien
O-glykosylaatiosta jatkossa
4.11.2008
21:58. Päivitystä 2-11- 2018
Osa 3 Musiinien rakentumisesta
ja vähän muustakin (ABO-veriryhmät, fukosylaatio, sialylaatio , lektiinit).
Monosakkaridinukleotideista
rakennetaan musiinirunkoa
Miten
peptidin seriinin tai treoniinin O-glykosylaatiot kehittyvät eri
entsyymien ( glykosyylitransferaasien GT) avulla?
Musiinien
biosynteesi on nelivaiheinen isäntäsolussa.
VAIHE
1 Peptidiin tyviankkuri
VAIHE
2. kahdeksan erilaista ydinketjumallia (Core 1-8)
VAIHE
3 Core - rakenne pidentyy
VAIHE
4. Rakenteen epitooppi (uloin jakso)
Siaalihappolinkkejä
Näitä
pyrkii liittymään musiinirakenteisiin jollain
periaatteella.
Siaalihapon
(NeuAc) lisääminen
Sulfotransferaasit
Veriryhmät
A, B, O ja fukosylaatio
Mahan
limakalvo
Solun
omista pintarakenteista mainittakoon E- ja P selektiinit
Lektiinit
Sekretorisen
proteiinin tie
Lektiini L-29 , S-Lac ja musiini yhteistyössä
Influenssavirusta
solujen metropoliin:
Ihmisen
A-influenssa
Influenssavirus
B-tyyppi
Miten
peptidin seriinin tai threoniinin O-glykosylaatiot kehittyvät eri
entsyymien ( glykosyylitransferaasien GT) vaikutuksesta?
Entsyymit
tarvitsevat käyttöönsä donorimolekyylejä, jotka ovat
korkeaenergisiin fosfaatteihin liittyneenä, siis aktivoituja
yksittäisiä sokereita, jolloin liittämisenergiaa saadaan
näistä trifosfaattien energisistä silloista, kun ne purkaantuvat.
Sytosolissa
tuotetaan monosakkaridinukleotidejä ja niitä siirretään Golgin
laitteeseen.
DONORIT
tällä sokerialalla ovat UTP, GTP tai CTP energian puolelta, eikä
ATP-kytkennäisiä. Näissä aktivoiduissa sokerilaaduissa tavataan
UDP-GalNAc , UDP-Gal, UDP-GlcNAc, GDP-Fuc ja CMP-NeuAc.
Se
on luonnollisesti geenistä säätyvää "baanatyötä" mRNA-transkripti-välitteisesti ja tuotteet kulkeutuvat sitten solupintaan
tai solun ulkopuolelle prosessoituen valmiiksi matkan aikana. Ensin
luonnollisesti translatoidaan pelkkä proteiinirunko, polypeptidi, pp, jossa
sitten on sitä seriiniä (S) tai treoniinia (T) ( aminohappoja), joista
ulkonee tärkeä OH- ryhmä, jota tarvitaan, jotta rakentava
koneisto voi ankkuroida siihen ensin aminosokeria ja sitten aktivoituja sokereita solun pintatelineeksi tai puolustusgeeliksi näitten GT-
entsyymien eli aktivoitujen sokerien liittäjien avulla
Ensiksi
lisätään aminosokeri GalNAc polypeptidin seriiniin (S) tai
treoniiniin (T).
Molemmissa
näissä aminohapoissa on soveltuva OH-ryhmä.
Entsyymit,
jota nyt käytetään: polypeptidi:N-asetyyli-galactosamini
transferaasi eli GalNAc-T3 Tämä GalNAc-T-perhe
käsittää ihmisellä 11 eri entsyymiä, joista jokaisella on
ainutlaatuinen substraattispesifisyys ja kinetiikkansa. Tämä
polpypeptidistä (pp) sojottava tyvikohta on nyt GalNAc-alfa (1-O) S/T.
Solukoneistossa
tehdään musiinin kahdeksaa eri ydintyyppiä (C1-C8).Edellämainittuun alkupätkään sen GalNAC molekyylin OH-ryhmien 3 ja 6 asemiin lisätään molekyylejä.R3 tai R8
R3 : Core 1, 3, 5 ja 8
R6: Core 6, 7
R3 ja R6: Core 2 ja 4 ( haaroittuneet).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6098945/bin/peerj-06-5452-g006.gif
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6098945/bin/peerj-06-5452-g006.gif
Tämä
ydinjakso (Core) tulee valmiiksi siten, että lisätään 1 tai 2
molekyyliä yhden tai useamman entsyymin yhteisvaikutuksesta.
Vaiheen
1 ankkurikohtaan entsyymivaikutus siirtää joltain donorilta jonkin
aktiiviin monosakkaridilajin.
Ydin
1. CORE1 (C1) muodostuu entsyymillä beeta (1,3)Gal-T1. Se on C1GALT1
CORE
1 (C1) on Gal beeta (1,3)-GalNAc alfa
(1-O)Ser/Thr.
Jos
tätä CORE1 ydintä ei muodostu, tilanne on letaali. Tämä on non
mukoottinen (ei mukoosinen)
.
Ydin
2. CORE2 (C2) muodostuu entsyymillä C2GnT, joka
on CORE2 (1,6)GlcNAc transferaasi tehden haaran. Se on GCNT1,3,4.
Gal
beeta(1,3) - GlcNAc beeta
(1,6)-GalNAc alfa (1-O)Ser/Thr
Tämä
on ei- mukoottinen.
Kuten
huomaa, tämä entsyymi voi tehdä myös Ii -veriryhmän
haaroittunutta antigeenia ja se voi myös tehdä ydintä 4 (C4 muotoa). ( Ii
veriryhmä vaati LactAm jaksoja, siis Gal ja GlcNAc)
C2GnT1
ja C2GnT3 tekevät vain haarallista CORE2- muotoa.
Ydin
3. CORE3 (C3) muodostuu entsyymillä beeta (1,3)Gn-T6,
joka on beeta (1,3)GlcNAc transferaasi, B3GNT6. Tätä sanotaan paksunsuolen
musiiniksi ja se on myös bronkiaalinen musiini.
C3
on haaroittumaton. GlcNAc beeta(1,3)-
GalNAc alfa(1- O)Ser-/Thr
Ydin
4. CORE4 (C4) on haarallinen ja muodostuu entsyymillä
C2GnT2. Se on GCNT3.
Tämä
musiini on bronkiaalinen, keuhkoputkien alueella.
C4:ssä
on siis tyvijaksoon tehty haarat, jossa molemmat haarat ovat
GlcNAc- lajia.
GlcNAc
beeta (1,3)-(GlcNAc beeta (1,6)) -GalNAc alfa(1-O)Ser/Thr
Ydin
5. CORE5 (C5)
Tämä
omaa onkofetaalista ilmentymää. Sitä on myös mahasyövässä.
Tämä ydin syntyy alfa(1,3) GalNAc-transferaasilla?. Tätä
on löytynyt vain fetaalissa musiinissa mekoniumissa ja
adenokarsinoomassa. Tämä rakenne C5 on siis GalNAc
alfa
(1,3
)-GalNAc-alfa(1-O)S/T
Ydin
6. CORE6 (C6) omaa myös onkofetaalisen expression, mekoniumin
musiinissa. Sitä on myös mahasyövässä. Jos beeta glukosidaasi pilkkoo CORE2 rakenteen, jä jäljelle ydin CORE6 .
Entsyymit voat GCNT1, GCNT3.
Entsyymit voat GCNT1, GCNT3.
Myös
beeta (1,6)GlcNAc transferaasilla voi tulla C6 molekyyliä.
GlucNAc-
beeta(1,6) -GalNAc alfa (1-O)S/T).
Ydin
7. CORE7 (C7) on vain naudan submaxillaarista musiinia
eikä tiedetty 2002 , mikä entsyymi tätä tekee: GalNAc alfa
(1,6)-GalNAc alfa (1-O)S/T.
Ydin
8, CORE8 (C8) on ihmisen keuhkopuuston musiini, vähäinen
osuudeltaan. . Tämän molekyylin glykosyylitransferaasi (GT) on aika
uusi löytö.
Gal
alfa(1-3) -GalNAc alfa (1-O)S/T
Näistä
ytimistä löytyy netistä jo 2002 kuvauksia perustaksi nykyiselle
glykobiologiselle lisääntyvälle tiedolle.
Recent
advances in the chemical synthesis of mucin-like glycoproteins
Glycobiology,
Volume 12, Issue 6, 1 June 2002, Pages 69R–77R,
https://doi.org/10.1093/glycob/12.6.69R
Published: 01 June 2002
Ydinrakenn e(core)
alkaa solukoneistossa pidentyä ja haaroittua.
Eri
ydinketjujen (CORE) runko (back bone) pidentyy niille ominaisilla
tietyillä tavoilla.
Ensinnkin voidaan galaktoosia (Gal) lisätä hiili3 asemaan GlcNAc molekyyliin.
Toiseksi Gal voidaan asettaa myös hiili4 asemaan GlcNAc molekyylissä. .
Kaksi
entsyymiä katalysoi galaktoosin (Gal) liittymää: ja tekee joko
tyyppi 1 tai tyyppi 2 ketjuja.
Beeta3Gal- transferaasit (GT3) ja beeta 4 Gal
transferaasi (GT4) tekevät näitä liitoksia.
Tämä
entsyymipari on aktiivi vain CORE2-mallia kohtaan ja inaktiivi CORE3
mallia kohtaan Tämän takia CORE2 ketju voi pidentyä kahdella tavalla.
Tyyppi1
ketjussa runko pitenee LactAm -yksiköillä, poly(Gal beeta(1-3)
GlcNAc).
Tyyppi
2 ketjussa on LactAm toistuva jakso tyyppiä Gal beeta 1,4
GlucNAc.
Entsyymi Beeta4GalT4 (GT4) on vaikuttavin CORE2-substraattiin.
Eniten
tästä perheestä on beeta4GalT1 (GT1) ja se vaikuttaa
veriryhmäantigeenien i/I haaroittumiin. ja lisää niitä LactAm
jaksoja.
Beeta4
Gal-T5 (GT5) tekee tyyppi 2 ketjua. Syntyy syntyy: poly(Gal beeta
(1-4) GlcNAc)
Kolmanneksi voidaan taas lisätä galaktoosin 3 asemaan GlcNAc molekyyli.
Useita
GT entsyymeitä on siirtämässä GlcNAc:ia galaktoosiin. Saadaan
aikaan toistuvia N-asetyyli laktosamineita.
Haaroittumia tulee myös linkkiytymisessä: GlcNAc beeta (1-6) Gal.
Maligniteetti
huomioitava. Jos GlucNAc/GalNAc suhde laskee se on suuntaa
maligniteettiin.
Transferaasit
sisältävät jäsenen C2GnT2 ja IgnT.
Kaikkein
eniten esiintyy kudoksissa ytimiä C1 ja C2 niin musiineissa kuin ei-
musiinirakenteissa. Rajoittuneempi ja elinspesifisempi sijainti on C3
ja C4 ytimillä. Näitä ketjuja esiintyy ihmisen keuhkopuissa ja pakusuolen sekreeteissä, samoin sikiöajan musiineissa on näitä ytimiä.
VAIHE 4. Epitooppi muodostuu
Päätemolekyyleinä,
epitooppeina on seuraavia molekyylejä
Fuc,
NeuAc, GalNac ja joskus Gal.
Tai
päätteeseen sulfatoidaan NAc-Lactosaminiyksikkö (S)
Fukosyylitransferaaseilla,
FuT, jotka osallituvat musiinityyppisen glykosylaatioon,
katalysoidaan seuraavia rakenteita.
FUT1
geeni koodaa H-transferaaseja ja sitä on vertamuodostavissa
soluissa.
FUT2
(secretorinen ) geeni koodaa Se transferaasia. Näitä on erittävissä
kudoksissa ja musiinia produsoivissa soluissa.
ABO
veriryhmän H-antigeenillä on tällainen fukosyloitu epitooppi.
H-antigeeni
on Fuc alfa (1-2)Gal
Lewis
antigeeni Fuc alfa (1-3/4)Gal-sidoksia.
Ihmisellä
muodostaa H-epitooppeja H ja Se-transferaasit.
Kuusi
antigeenia tekee niitä Levis-antigeenisidoksia
Fuc-TIII-FucTVII
ja Fuc-TX.
Le
ag ja sialyl-Le x muodostuvat .
FUT8
koodaa fukosyylitransferaaseja, joka on aktiivi
N-glykaanibiosynteesissä
Siaalihappoja
On
kolmen tyypin siaalihappolinkkejä olemassa
(1)
NeuAc alfa (2-3)Gal
Tätä
esiintyy Si-Le(a), Si-Le(x) ja Sd(a)/Cad veriryhmä antigeeneissa
Si-Le(x)
on selektiinin luonnollinen ligandi endoteelissä ja voi johtaa
tuumorin kiinnittymiseen.
(2)
NeuAc alfa( 2-6)Gal
Tätä esiintyy
Sialyl -T antigeenissä (Liittävä entsyymi: SIAT4)
(3)
NeuAc alfa(2-6)GalNAc
Tätä
esiintyy Sialyl -Tn antigeenissä (Liittävä entsyymi: SIAT7A)
(
Jos T/Tn antigeeni paljastuu, se voi sialyloitua)
Siaalihapon
(NeuAc) lisääminen. Tämä on neuramiinihappoa .
Neuramiinihapon NeuAc lisäämistä tekee iso entsyymiperhe, joitten
nimi on sialyylitransferaasit ST.
Ne
jaotellaan sen mukaan, minkä sidoksen ne tekevät. Niillä voi olla
yli-ilmentymää. Imettäväisillä esiintyy noin 20 eri jäsentä
tässä molekyyliryhmässä. Ihmiseltä on kloonattu 15 ST-entsyymiä
(2001). Alaperheillä ei ole merkittäviä sekvenssien
samankaltaisuuksia, mutta niillä on 2 sialyylimotiivia:
CMP-siaalihappoa sitova ja/ tai katalysoiva kohta.
Alfa3
sialyltransferaasi( ST3Gal), joka syntetisoi Si-Le antigeenia ei ole
aktiivi fukosyloiduissa molekyyleissä. Joten sialylaation on
tapahduttava ennen fukosylaatiota. Siis fukosylaatio suojaa
sialylaatiolta.
Nämä
entsyymit siirtävät solujen aktiivista sulfaatista ( PAPS)
sulfaattia oligosakkaridiin. Vain muutama sulfotransferaasi on
luonnehdittu. Niitten relevanssi musiinin glykosylaatiossa on
epäselvä. (Mutta joka tapauksessa sulfotransferaaseja säätelevät
koentsyymit ovat K1 ja B6 vitamiinit. Luulisi että sulfaatio on
edullinen asia ja suojelisi liika sialylaatiolta).
Terminaalinen
Gal tai GalNAc esiintyy A, B, Sd(a) ja Cad antigeenissa ja
epitoopissa Gal alfa(1-3)Gal. Tätä viimeistä epitooppia on monessa
imettäväisessä, mutta ei ihmisessä ja se on
xenotransplantaatioissa tärkeä seikka ottaa huomioon.
ABO-geeniperhe
omaa ne glykosyylitransferaasit, jotka katalysoivat A, B ja Gal-Gal
epitooppeja.
Niitä
tunnetaan neljä.
A-veriryhmän
glykosyylitransferaasi on alfa(1,3)-GalT
ABO-veriryhmän
entsyymit ovat siis joko alfa-GalNAc transferaaseja (A ag) tai
alfa-Gal-transferaaseja (B ag) .
O-veri,
H-antigeeni on acceptori (jolla on -Gal-Fuc rakenne
huippuepitooppina)
ABO-geenin
polymorfismin evoluutiohistoriassa eri veriryhmien takana on vain
neljän aminohapon muutos entsyymissä GalNAc-T, joka muodostaa
A-veriryhmän epitoopin siirtäen H-antigeenin (-Gal-Fuc)-
päätteeseen galaktoosimolekyyliin(Gal) haarana GalNAc molekyylin.
KUVA
A-antigeenistä ja B antigeenistä H antigeenin vierellä.
Jos
entsyymi muuntaa ne neljä aminohappoansa, siitä tulee myös
glykosyylitransferaasi, joka voi lisätä toisen -Gal molekyylin
akseptoriin ( H- antigeeni –Gal Fuc) jolloin ollaan
B
ryhmän antigeenin epitoopissa . Sen uloimmat haaranpäät ovat siten
Gal ja Fuc.
Muuten
tässä yhteydessä mainittakoon, että musiineja vikuuttava
Klebsiella pneumoniae ei pääse niin hyvin B-veriryhmäläisten
kimppuun, joten B-veriryhmä on protektiivinen ainakin Klebsiellassa.
Ihmisellä
on mahan limakalvossa esiintyy Sd(a)-GalNAcT entsyymiä.Tämän
tyypin sidosten tekijöitä ovat GSL-synteesissä toimivat
transferaasit beeta(1,4) GalNAcTs
Nämä
ovat redusoitumatonta Gal beeta(1-3) GalNAc-yksikköä. Ne
sisältävät fukoosia tai siaalihappoa tai
Gal beeta (1-4)GlcNAc yksikköä plus fukoosia ja siaalihappoa.
omaavat
interaktiota solunulkoisen glykokonjugaatin kanssa. Näitä on
laminiini, IgE, musiinit. RNA:n kanssa tumassa ja sytosolissa
interaktioilla on osuutta RNA:n prosessoitumissesa.
Kun
proteiinia eritetään, se translokoituu sytosolisesta
syntetisoitumispaikasta siirtyen endoplasmisen retikulumin (ER) läpi
sen lumeniin, ontelojärjestelmään ja edelleen transportoituu
Golgin laitteen eri osastojen kautta. Glykosyloituminen alkaa
ER-onteloissa . Yleensä tätä translokoitumisjatkumoa helpottaa,
kun on johtopeptidi olemassa (leader peptid). Se on 6-7
aminohapon hydrofobinen N-terminaalinen sekvenssi.
Lektiini
ei kuitenkaan omaa sellaista sekretorisen peptidin johtopeptidiä,
vaan sen johtovoimana on sen kiinnittyminen laktoosirakenteisiin.
Lac -
sitova lektiini ( High Affinity receptor, lactosamini) L-29 pystyy
moniin asioihin. L29 pystyy agglutinoimaan bakteereja. Se voi
agglutinoida valkosoluja. Se voi tehdä siltoja bakteerien ja
makrofagien kesken ja täten täsmentää bakteereita hävittymään
. Lisäksi se voi agglutinoida punasoluja, joita on neuraminidaasi
(NA) käsitellyt .
Esim
influenssaviruksella on mukanaan omat neuraminidaasinsa (NA), joten
solu ilmeisesti koettaa aiheuttaa agglutinaatiota sellaiselle
infektoituneelle solulle, ja suuntaa virusta samalla fagosytoosiin ja
lyysiin.
Opsonofagosytoosissa
LEKTIINI on merkittävä tekijä ja täten kuuluu ihmisen
luonnolliseen puolustukseen
LEKTIINI
antaa tarkennusta myös musiineille ja täten auttaa erittämään
mikro-organismia pois.
(Kommenttina
influenssaviruksista. Ne tunnistavat näitä solulle ominaisia
epitooppeja.Voi ajatella että influenssaviruskin on kuin laiva joka
tulee valtamerelta suuren metropolin satamaan. Laivan täytyy löytaä
sopiva kohtt, mihin se ankkuroituu eksaktisti, jotta laivan väki
saisi virrata kapeaa siltaa myöten laivasta metropoliin.
Influenssaviruskin etsii tarkasti solun pintamiljoööstä juuri sen
kohdan mihin sen hyvin rajoittunut arsenaali kykenee,
(Lähde
Johansson P,väitöskirja)
Nämä
yllämainitut siaalihapporakenteet toimivat terveelle solulle kuin
osin ”elektriset väliaidat”, nimittäin ne ovat negatiivisesti
ladattuja, lisäksi eräissä päätteissä on sulfaatteja, jotka
myös ovat negatiivisia. Nämä negatiiviset varaukset karkoittavat
soluja toisistaan sen verran, että yksilösolu saa tilavuutensa
säilytettyä. Ne ovat antiadhesiivisia tekijöitä. Tämän hyvän
järjestyksen influenssavirus koettaa ehdottomasti hävittää ja
lopulta tuottaa solujen luhistumista ja agglutinaatiota.
Influenssavirukset
A, B ja C ja niiden alatyypit eroavat reseptoriin
kiinnittymisominaisuuksissaan.
C-tyyppi
kiinnittyy vain 9-Ac-Neu5Ac-sisältäviin hiilihydraateihin.(
asetyloituneeseen siaalihappoon AcNeuAc).
A
-ja B influenssavirus-tyypit tunnistavat vain asetyloitumattomia
siaalihappoja.(NeuAc)
Ihmisen
A-influenssa valitsee mieluiten alfa6-linkkiytyneet
Neu5Ac- siaalihapot.
Neu5Ac
alfa6Gal - on terminaali, johon se silloin kiinnittyy.
Ihmisen
trakeassa. henkitorvessa, on molekyylisekvenssiä Neu5Ac alfa6Gal
Ihmisen
A-virus valitsee spesifisesti alfa6-linkkiytyneitä siaalihappoja.
sitoutuu
alfa6-linkkiytyneisiin siaalihappoihin sekä lakto- että
neolaktosekvensseissä. Influenssa viruksesta sitten erikseen.
5.11.2008
0:26
Tämä
musiiniartikkeli päättyy tähän.
Tärkeitä
lähteitä
Olson
Fredrik.
Alteration
of Mucin O-glykosylation in resposes to intestinal infection.
Importance
of specific glycosyltransferases.
Göteborg
University 2002. ISBN 91-6285413-5.
Gustafsson
Anki.
Carbohydrate
dependent inhibition of protein- carbohydrate interaction.
http://gupea.ub.gu.se/dspace/handle/2077/16668
ISBN91-6286661-3.
Johansson
Petra
Sialic-acid
dependent bindning specificities of Helicobacter pylori and
Influenza
virus. Importance of different parts of the binding sequences.
SA
GU 2005
Lidell
Martin. Assembly and proteolytic cleavages of gel-forming mucins.
ISBN 91-628-6768-7
05/11/2008
01:36
MUSIINI
glykobiologiasta on tullut uusia väitöskirjoja 2018 syksyllä.
Elisabeth
Nyström Colonic mucus structure and processing.
Karolina
Sjöberg Jabnar Early stage inflammation and cancer as reflected in
the gastrointestinal mucus composition
http://hdl.handle.net/2077/56912
Väitös
12.11.2018)
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar