O-Glykosylierung

Die O-Glykosylierung (synonym O-Glycosylierung) ist eine posttranslationale Modifikation, bei der Kohlenhydrate (Glykosylgruppen) an Hydroxygruppen von Proteinen unter Ausbildung einer Etherbindung (O-) angehängt werden.

Eigenschaften

Die O-Glykosylierung ist eine Form der Glykosylierung, bei der die Glykosylgruppen mit der Seitenkette der Aminosäuren Serin oder Threonin in Proteinen kovalent verbunden werden. Sie kommt in allen Lebewesen vor. In Wirbeltieren wird die O-Glykosylierung unter anderem bei der Biosynthese von Proteoglykanen (für die extrazelluläre Matrix und Zelladhäsion), Mucinen (im Schleim) und Blutgruppenproteinen verwendet. Je nach Protein und Erkennungssequenz wird eine andere O-Glykosylierung durchgeführt. Im Gegensatz zur O-Glykosylierung wird bei der N-Glykosylierung die Glykosylgruppe auf die Aminogruppe der Seitenkette der Aminosäure Asparagin übertragen.

Biosynthese

Die Synthese der O-Glykosylierung erfolgt meist im Golgi-Apparat. Das erste Kohlenhydrat an der Hydroxygruppe eines glykosylierten Serins oder Threonins ist entweder ein N-Acetylglucosamin (GlcNAc), ein N-Acetylgalactosamin (GalNAc), eine Glucose (Glc), eine Mannose (Man), eine Fucose (Fuc) oder Xylose (Xyl).

Das Anhängen eines GlcNAc erfolgt durch die O-GlcNAc-Transferase (EC 2.4.1.255). Die Verknüpfung von GalNAc erfolgt vor allem bei Mucinen, ist die häufigste Form der O-Glykosylierung und wird durch die UDP-N-Acetyl-D-galactosamin:polypeptid N-acetylgalactosaminyltransferase (O-GalNAc-Transferase, EC 2.4.1.41) katalysiert. Mannose wird durch die Protein-O-Mannosyltransferase 1 und Protein-O-Mannosyltransferase 2 verknüpft (Mannosylierung). Fucose wird durch die GDP-Fucose Protein-O-Fucosyltransferase 1 (Fucosylierung) und Glucose wird durch die Protein-O-Glucosyltransferase an Notch gekoppelt.

Gendefekte

Gendefekte in Genen der O-Glykosylierung sind mit über 20 Krankheiten assoziiert, darunter multiple Exostosen, die progeroide Variante des Ehlers-Danlos-Syndroms, Progerie, familiäre tumorale Calcinose, Schneckenbecken-Dysplasie, Walker-Warburg-Syndrom, spondylocostale Dysostose Typ 3 und Peters-Plus-Syndrom.

Literatur

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P. H. Jensen, D. Kolarich, N. H. Packer: Mucin-type O-glycosylation–putting the pieces together. In: FEBS Journal. Band 277, Nummer 1, Januar 2010, S. 81–94, doi:10.1111/j.1742-4658.2009.07429.x, PMID 19919547.
G. Zauner, R. P. Kozak, R. A. Gardner, D. L. Fernandes, A. M. Deelder, M. Wuhrer: Protein O-glycosylation analysis. In: Biological Chemistry. Band 393, Nummer 8, August 2012, S. 687–708, doi:10.1515/hsz-2012-0144, PMID 22944673.

Einzelnachweise

1 2 3 K. Drickamer, M. E.: Taylor Introduction to Glycobiology. 2. Ausgabe. Oxford University Press, 2006. ISBN 978-0-19-928278-4.
↑ L. Zhang, K. G. Ten Hagen: The cellular microenvironment and cell adhesion: a role for O-glycosylation. In: Biochemical Society Transactions. Band 39, Nummer 1, Januar 2011, S. 378–382, doi:10.1042/BST0390378, PMID 21265808, PMC 3378992 (freier Volltext).
↑ E. Tian, K. G. Ten Hagen: Recent insights into the biological roles of mucin-type O-glycosylation. In: Glycoconjugate journal. Band 26, Nummer 3, April 2009, S. 325–334, doi:10.1007/s10719-008-9162-4, PMID 18695988, PMC 2656418 (freier Volltext).
1 2 B. Cylwik, K. Lipartowska, L. Chrostek, E. Gruszewska: Congenital disorders of glycosylation. Part II. Defects of protein O-glycosylation. In: Acta biochimica Polonica. Band 60, Nummer 3, 2013, S. 361–368, PMID 24051442.
↑ E. P. Bennett, U. Mandel, H. Clausen, T. A. Gerken, T. A. Fritz, L. A. Tabak: Control of mucin-type O-glycosylation: a classification of the polypeptide GalNAc-transferase gene family. In: Glycobiology. Band 22, Nummer 6, Juni 2012, S. 736–756, doi:10.1093/glycob/cwr182, PMID 22183981, PMC 3409716 (freier Volltext).
↑ Emilia Servián‐Morilla, Hideyuki Takeuchi, Tom V Lee, Jordi Clarimon, Fabiola Mavillard: A POGLUT1 mutation causes a muscular dystrophy with reduced Notch signaling and satellite cell loss. In: EMBO Molecular Medicine. Band 8, Nr. 11, November 2016, ISSN 1757-4676, S. 1289–1309, doi:10.15252/emmm.201505815, PMID 27807076, PMC 5090660 (freier Volltext).
↑ D. T. Tran, K. G. Ten Hagen: Mucin-type O-glycosylation during development. In: Journal of Biological Chemistry. Band 288, Nummer 10, März 2013, S. 6921–6929, doi:10.1074/jbc.R112.418558, PMID 23329828, PMC 3591602 (freier Volltext).

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[Drickamer-1] 1 2 3 K. Drickamer, M. E.: Taylor Introduction to Glycobiology. 2. Ausgabe. Oxford University Press, 2006. ISBN 978-0-19-928278-4.

[2] L. Zhang, K. G. Ten Hagen: The cellular microenvironment and cell adhesion: a role for O-glycosylation. In: Biochemical Society Transactions. Band 39, Nummer 1, Januar 2011, S. 378–382, doi:10.1042/BST0390378, PMID 21265808, PMC 3378992 (freier Volltext).

[3] E. Tian, K. G. Ten Hagen: Recent insights into the biological roles of mucin-type O-glycosylation. In: Glycoconjugate journal. Band 26, Nummer 3, April 2009, S. 325–334, doi:10.1007/s10719-008-9162-4, PMID 18695988, PMC 2656418 (freier Volltext).

[PMID_24051442-4] 1 2 B. Cylwik, K. Lipartowska, L. Chrostek, E. Gruszewska: Congenital disorders of glycosylation. Part II. Defects of protein O-glycosylation. In: Acta biochimica Polonica. Band 60, Nummer 3, 2013, S. 361–368, PMID 24051442.

[5] E. P. Bennett, U. Mandel, H. Clausen, T. A. Gerken, T. A. Fritz, L. A. Tabak: Control of mucin-type O-glycosylation: a classification of the polypeptide GalNAc-transferase gene family. In: Glycobiology. Band 22, Nummer 6, Juni 2012, S. 736–756, doi:10.1093/glycob/cwr182, PMID 22183981, PMC 3409716 (freier Volltext).

[6] Emilia Servián‐Morilla, Hideyuki Takeuchi, Tom V Lee, Jordi Clarimon, Fabiola Mavillard: A POGLUT1 mutation causes a muscular dystrophy with reduced Notch signaling and satellite cell loss. In: EMBO Molecular Medicine. Band 8, Nr. 11, November 2016, ISSN 1757-4676, S. 1289–1309, doi:10.15252/emmm.201505815, PMID 27807076, PMC 5090660 (freier Volltext).

[7] D. T. Tran, K. G. Ten Hagen: Mucin-type O-glycosylation during development. In: Journal of Biological Chemistry. Band 288, Nummer 10, März 2013, S. 6921–6929, doi:10.1074/jbc.R112.418558, PMID 23329828, PMC 3591602 (freier Volltext).