Glicobiología

Armando J. Parodi - Fundación Instituto Leloir

idioma:

El plegamiento de proteínas en una célula viva es un proceso complejo y azaroso. Existen numerosos mecanismos para asegurar que las proteínas sintetizadas recientemente alcancen su forma de plegamiento funcional. Una de las estrategias es la unión covalente de glicanos (oligosacáridos) a los residuos de Asn en las cadenas polipeptídicas. Esta N-glicosilación de proteínas ocurre en la mayoría (80%) de las proteínas solubles y unidas a membrana sintetizadas en el retículo endoplásmico (RE), esto es, en alrededor del 30 % de las proteínas totales sintetizadas en una célula de mamífero. La adición de glicanos es beneficiosa durante el plegamiento, haciendo más solubles a los intermediarios de plegamiento y permitiendo la acción de lectinas-chaperonas. El fin último del trabajo en nuestro laboratorio es el estudio de los mecanismos por los cuales los glicanos aumentan la eficiencia de plegamiento y previenen la salida hacia el Golgi y/o la degradación prematura de los intermediarios de plegamiento, esto es, el control de calidad del plegamiento de glicoproteínas. La N-glicosilación es catalizada por la oligosacariltransferasa (OST), una enzima formada por ocho subunidadesen células de mamíferos y levaduras, una de las cuales (Stt3p) es la subunidad catalítica. Cinco de las subunidades son esenciales para la viabilidad de las levaduras. Las OST de la mayoría de los eucariotes transfieren preferentemente el glicano completo (Glc3Man9GlcNAc2) pero las de protozarios trypanosomátidos (que están formadas por Stt3p únicamente) transfieren Glc3-1Man9GlcNAc2 y Man9-7GlcNAca la misma velocidad. Anteriormente hemos reemplazado la Stt3p de Saccharomyces cerevisiae por su homólogaTrypanosoma cruzi y encontrado que la preferencia por la transferencia de Glc3Man9GlcNAcestá determinada por el complejo y no por la subunidad catalítica. Hemos encontrado ahora que la proteína Stt3p de Leishmania major no se introduce en el complejo y, más importante, que puede reemplazar a todo el complejo, aún a las subunidades esenciales sin afectar fenotípicamente a las células de levadura. Estamos estudiando actualmente el porqué las células de levaduras y mamíferos tienen un complejo OST multimérico Estudios de nuestro y otros laboratorios mostraron que la N-glicosilación permite que los polipéptidos sintetizados recientemente interaccionen con calnexina (CNX) y/o calreticulin (CRT), lectinas presentes en el RE, que funcionan como chaperonas no convencionales. Estas chaperonas reconocen específicamente glicanos monoglucosilados que pueden ser generados ya sea por deglucosilación parcial del glicano transferido o por reglucosilación por la UDP-Glc:glicoproteína glucosiltransferasa (GT) de los glicanos libres totalmente de glucosas. Esta enzima específicamente glucosila glicoproteínas que no poseen sus estructuras terciarias o cuaternarias nativas. La glucosidase II (GII) es responsable de la remoción secuencial de los dos residuos más internos del glicano transferido a residuos de Asn. La GII participa en los llamados ciclos de CNX/CRT ya que remueve también la única unidad de glucosa agregada por la GT a los intermediarios de plegamiento y la las glicoproteínas irreparablemente mal plegadas. GII es un heterodímero cuya subunidad alfa (GIIa) tiene el sitio catalítico de una glicosilhidrolasa, mientras que la subunidad beta (GIIb) estaría involucrada en la retención de GIIa en el RE y en el plegamiento de esta última. Encontramos ahora que en ausencia de GIIb, la subunidad catalítica GIIa de la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe (un microorganismo que posee un mecanismo de control de calidad de plegamiento de glicoproteínas similar al de células de mamíferos)  se pliega a una conformación activa capaz de hidrolizar p-nitrofenil a-D-glucopyranosido. Sin embargo, el heterodímero es necesario para deglucosilar eficientemente los sustratos fisiológicos Glc2Man9GlcNAc2 y Glc1Man9GlcNAc2. La interacción del dominio homólogo al del receptor de manosa 6-fosfato presente en GIIb y residuos de manosa en los glicanos media el aumento de la velocidad de hidrólisis. Encontramos evidencias que indican que también en células de mamíferos GIIb modula la deglucosilación de glicanos mediada por GIIa.

En Construcción

Caramelo J. and Parodi A.J. Calreticulin and Calnexin as Chaperones in Glycoprotein Folding.   IN:  Animal Lectins. A Functional View / Gerardo R. Vasta and Hafiz Ahmed (eds.).  Boca Ratón, FL: CRC Press, pp.117-131 (2009).

Freeze H.H., Esko J.D. and Parodi A.J. Glycans in Glycoprotein Quality Control.  IN:  Essentials of Glycobiology / Ajit Varki et al. (eds.), 2nd Ed.  Cold Spring Harbor, NY:  Cold Spring Harbor Laboratory Press, pp. 513-521 (2009).     PubMed

Soussilane, P., D'Alessio, C., Paccalet, T., Fitchette, A.C., Parodi, A.J., Williamson, R.,Plasson, C., Faye, L., Gomord, V. N-glycan trimming by glucosidase II is essential for Arabidopsis development. Glycoconj J. 26: 597-607 (2009).     PubMed

Stigliano, I.D., Caramelo, J.J., Labriola, C.A., Parodi, A.J., D'Alessio, C. Glucosidase II beta subunit modulates N-glycan trimming in fission yeasts and mammals. Mol Biol Cell. 20: 3974-3984 (2009).     PubMed 

Caramelo, J.J., Parodi, A.J. Getting in and out from calnexin/calreticulin cycles. J Biol Chem. 283 : 10221-10225 (2008).   Review PubMed

Nasab, F.P., Schulz, B.L., Gamarro, F., Parodi, A.J., Aebi, M. All in one: Leishmania major STT3 proteins substitute for the whole oligosaccharyltransferase complex in Saccharomyces cerevisiae. Mol Biol Cell. 19: 3758-3768 (2008).     PubMed 

Caramelo, J.J., Parodi, A.J. How sugars convey information on protein conformation in the endoplasmic reticulum. Semin Cell Dev Biol. 18: 732-742 (2007).   Review PubMed

Conte, I.L., Keith, N., Gutiérrez-Gonzalez, C., Parodi, A.J., Caramelo, J.J. The interplay between calcium and the in vitro lectin and chaperone activities of calreticulin. Biochemistry. 46: 4671-4680 (2007).     PubMed





Armando J. Parodi
Jefe de Laboratorio - aparodi@leloir.org.ar



Lucila Buzzi
Becario Doctoral CONICET



Cecilia D´Alessio
Investigador Asociado



Micaela García
Estudiante de Licenciatura



Carlos Labriola
Investigador Asociado



Ramiro Orsi
Estudiante de Licenciatura