Protéine O -GlcNAc transférase -Protein O-GlcNAc transferase
La protéine O -GlcNAc transférase, également connue sous le nom d' OGT, est une enzyme ( EC 2.4.1.255 ) qui, chez l'homme, est codée par le gène OGT . OGT catalyse l'ajout de la modification post-traductionnelle O -GlcNAc aux protéines .
Nomenclature
D'autres noms incluent:
- O -GlcNAc transférase
- OGTase
- O lié en N -acetylglucosaminyltransferase
- Uridine diphospho- N -acétylglucosamine: polypeptide β- N -acétylglucosaminyltransférase
Nom systématique: UDP- N -α-acétyl- d -glucosamine: [protéine] -3- O - N -acétyl-β- d- glucosaminyl transférase
Une fonction
| O -GlcNAc transférase | |||||||||
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| Identifiants | |||||||||
| Numéro CE | 2.4.1.255 | ||||||||
| Bases de données | |||||||||
| IntEnz | Vue IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrée BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Vue NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Entrée KEGG | ||||||||
| MetaCyc | voie métabolique | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Structures PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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Glycosyltransférase
L'OGT catalyse l'addition d'une seule N- acétylglucosamine via une liaison O- glycosidique à la sérine ou à la thréonine et une liaison S- glycosidique aux résidus cystéine des protéines nucléocytoplasmiques. Puisque la phosphorylation et la O -GlcNAcylation entrent en compétition pour des résidus sérine ou thréonine similaires, les deux processus peuvent entrer en compétition pour les sites, ou ils peuvent altérer la spécificité du substrat des sites voisins par des effets stériques ou électrostatiques. Deux variantes de transcription codant pour les isoformes cytoplasmiques et mitochondriales ont été trouvées pour ce gène. OGT glycosylate de nombreuses protéines, y compris: Histone H2B , AKT1 , PFKL , KMT2E / MLL5, MAPT / TAU , facteur de cellule hôte C1 et SIN3A .
La O -GlcNAc transférase fait partie d'une multitude de fonctions biologiques dans le corps humain. L'OGT est impliqué dans la résistance de l' insuline dans les cellules musculaires et les adipocytes en inhibant la phosphorylation de la Threonine 308 d'AKT1, en augmentant le taux de phosphorylation de l' IRS1 (à la sérine 307 et à la sérine 632/635), en réduisant la signalisation de l'insuline et en glycosylant les composants des signaux de l'insuline. De plus, la O -GlcNAc transférase catalyse la glycosylation intracellulaire des résidus sérine et thréonine avec l'ajout de N- acétylglucosamine. Des études montrent que les allèles OGT sont vitaux pour l' embryogenèse et que l'OGT est nécessaire à la glycosylation intracellulaire et à la vitalité des cellules souches embryonnaires . La O- GlcNAc transférase catalyse également la modification post - traductionnelle qui modifie les facteurs de transcription et l' ARN polymérase II , mais la fonction spécifique de cette modification est pour la plupart inconnue.
Protéase
L'OGT clive le facteur Cl de la cellule hôte en une ou plusieurs des 6 séquences répétées de 26 acides aminés. Le domaine TPR de l'OGT se lie à la partie carboxyle terminale d'une répétition protéolytique HCF1 de sorte que la région de clivage se trouve dans le site actif de la glycosyltransférase au-dessus de l'uridine-diphosphate-GlcNAc La grande proportion de OGT complexé avec HCF1 est nécessaire pour le clivage de HCF1, et HCFC1 est requis pour la stabilisation de l'OGT dans le noyau. HCF1 régule la stabilité de l'OGT en utilisant un mécanisme post-transcriptionnel, cependant le mécanisme de l'interaction avec HCFC1 est encore inconnu.
Structure
Le gène OGT humain a 1046 résidus d' acides aminés et est un hétérotrimère constitué de deux sous- unités de 110 kDa et d'une sous-unité de 78 kDa. La sous-unité de 110 kDa contient 13 répétitions tétratricopeptidiques (TPR); la 13e répétition est tronquée. Ces sous-unités sont dimérisées par les répétitions TPR 6 et 7. L'OGT est fortement exprimée dans le pancréas et également exprimée dans le cœur , le cerveau , les muscles squelettiques et le placenta . Des traces ont été trouvées dans les poumons et le foie . Les sites de liaison ont été déterminés pour la sous-unité de 110 kDa. Il a 3 sites de liaison aux résidus d'acides aminés 849, 852 et 935. Le site actif probable est au résidu 508.
La structure cristalline de l' O- GlcNAc transférase n'a pas été bien étudiée, mais la structure d'un complexe binaire avec UDP et d'un complexe ternaire avec UDP et un substrat peptidique a été recherchée. Le complexe OGT-UDP contient trois domaines dans sa région catalytique: le domaine amino ( N ) -terminal, le domaine carboxy ( C ) -terminal et le domaine intermédiaire (Int-D). La région catalytique est liée aux répétitions de TPR par une hélice de traduction (H3), qui boucle du domaine C -cat au domaine N -cat le long de la surface supérieure de la région catalytique. Le complexe OGT-UDP-peptide a un espace plus grand entre le domaine TPR et la région catalytique que le complexe OGT-UDP. Le peptide CKII, qui contient trois résidus sérine et un résidu thréonine, se lie dans cet espace. Cette structure prend en charge un mécanisme bi-bi séquentiel ordonné qui correspond au fait qu '«à des concentrations de peptides saturantes, un modèle d' inhibition compétitif a été obtenu pour UDP par rapport à UDP-GlcNAc.»
Mécanisme de catalyse
Le mécanisme moléculaire de la N- acétylglucosamine transférase O- liée n'a pas non plus été largement étudié, car il n'y a pas de structure cristalline confirmée de l'enzyme. Un mécanisme proposé par Lazarus et al. est soutenu par des modèles d'inhibition de produit de l'UDP dans des conditions peptidiques saturantes. Ce mécanisme se déroule avec les matières premières Uridine diphosphate N- acétylglucosamine et une chaîne peptidique avec un groupe hydroxyle réactif sérine ou thréonine . La réaction proposée est un mécanisme bi-bi séquentiel ordonné.
La réaction chimique peut s'écrire:
- UDP- N -acétyl- D -glucosamine + [protéine] - L -sérine → UDP + [protéine] -3- O - ( N -acétyl- D -glucosaminyl) - L -sérine
- UDP- N -acétyl- D -glucosamine + [protéine] - L- thréonine → UDP + [protéine] -3- O - ( N -acétyl- D -glucosaminyl) - L- thréonine
Premièrement, le groupe hydroxyle de la sérine est déprotoné par l'histidine 498, une base catalytique dans cette réaction proposée. La lysine 842 est également présente pour stabiliser le fragment UDP . L' ion oxygène attaque alors la liaison sucre-phosphate entre la glucosamine et l'UDP. Il en résulte la division de l'UDP- N- acétylglucosamine en N- acétylglucosamine-peptide et UDP. Les transferts de protons ont lieu au niveau du phosphate et de l'histidine 498. Ce mécanisme est stimulé par le gène OGT contenant la N -acétylglucosamine transférase O- liée . Hormis les transferts de protons, la réaction se déroule en une étape, comme le montre la figure 2. La figure 2 utilise un résidu sérine isolé comme représentant du peptide avec un groupe hydroxyle réactif. La thréonine aurait également pu être utilisée dans le mécanisme.
Les inhibiteurs
De nombreux inhibiteurs de l'activité enzymatique de l'OGT ont été rapportés. L'inhibition de l'OGT entraîne une régulation négative globale de l' O -GlcNAc. Les cellules semblent réguler à la hausse OGT et à la baisse OGA en réponse à l'inhibition de l'OGT.
5 S -GlcNAc
Ac 4 5 S -GlcNAc est converti par voie intracellulaire en UDP-5 S -GlcNAc, un analogue de substrat inhibiteur de l'OGT. L'UDP-5 S -GlcNAc n'est pas efficacement utilisée comme sucre donneur par l'OGT, probablement en raison de la distorsion du cycle pyranose par remplacement de l'oxygène par du soufre. Comme d'autres glycosyltransférases utilisent l'UDP-GlcNAc comme sucre donneur, l'UDP- 5S -GlcNAc a certains effets non spécifiques sur la glycosylation de la surface cellulaire.
OSMI
OSMI-1 a été identifié pour la première fois à partir d' un criblage à haut débit utilisant la polarisation de fluorescence . Une optimisation plus poussée a conduit au développement d'OSMI-2, OSMI-3 et OSMI-4, qui se lient à l'OGT avec une faible affinité nanomolaire. La cristallographie aux rayons X a montré que l'échafaudage quinolinone-6-sulfonamide des composés OSMI agit comme un mimétique de l' uridine . OSMI-2, OSMI-3 et OSMI-4 ont des groupes carboxylate chargés négativement ; l'estérification rend ces inhibiteurs perméables aux cellules.
Régulation
La O -GlcNAc transférase fait partie d'une compétition dynamique pour une fonction sérine ou thréonine hydroxyle dans une unité peptidique. La figure 3 montre un exemple d'occupation réciproque d'un même site et d'occupation d'un site adjacent. Pour l'occupation du même site, l'OGT entre en compétition avec la kinase pour catalyser la glycosylation de la protéine au lieu de la phosphorylation. L'exemple d'occupation du site adjacent montre la protéine nue catalysée par l'OGT convertie en glycoprotéine , qui peut augmenter le renouvellement des protéines telles que le répresseur de tumeur p53.
La modification post-traductionnelle des protéines par O -GlcNAc est stimulée par le flux de glucose à travers la voie de biosynthèse de l' hexosamine . OGT catalyse l'attachement du groupe O -GlcNAc à la sérine et à la thréonine, tandis que O -GlcNAcase stimule l' élimination du sucre .
Cette régulation est importante pour de multiples processus cellulaires, y compris la transcription , la transduction du signal et la dégradation protéasomale. En outre, il existe une régulation compétitive entre l'OGT et la kinase pour que la protéine se lie à un groupe phosphate ou O -GlcNAc, ce qui peut altérer la fonction des protéines dans le corps par des effets en aval. L'OGT inhibe l'activité de la 6-phosophofructosekinase PFKL en médiant le processus de glycosylation. Cela fait alors partie de la régulation de la glycolyse . L'O -GlcNAc a été défini comme un régulateur de transcription négatif en réponse à la signalisation des hormones stéroïdes.
Des études montrent que l' O -GlcNAc transférase interagit directement avec l' enzyme Ten onze translocation 2 ( TET2 ), qui convertit la 5-méthylcytosine en 5-hydroxyméthylcytosine et régule la transcription des gènes. De plus, l'augmentation des niveaux de OGT pour la O- GlcNAcylation peut avoir des effets thérapeutiques pour les patients atteints de la maladie d'Alzheimer. Le métabolisme du glucose cérébral est altéré dans la maladie d'Alzheimer, et une étude suggère que cela conduit à une hyperphosphorylation de tau et à une dégénérescence de la tau O- GlcNCAcylation. La reconstitution de la tau O- GlcNacylation dans le cerveau avec la protéine phosphatase pourrait dissuader ce processus et améliorer le métabolisme cérébral du glucose.
Voir également
Les références
Liens externes
- Protein + O-GlcNAc + transférase à la US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
