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La structure des protéines et la glycosylation

La modification des protéines avec des groupements de sucre (autrement dit, la glycosylation) présente une grande hétérogénéité. Comprendre les causes de ce phénomène permettrait d'améliorer la production pharmaceutique des glycoprotéines.
La structure des protéines et la glycosylation
La glycosylation est réputée pour son rôle dans le repliement, la maturation, le trafic, la sécrétion et la fonction des protéines. L'addition de précurseur de glycane a d'abord lieu dans le réticulum endoplasmique et ensuite dans le complexe de Golgi, où la modification augmente grâce à l'ajout de divers motifs sucrés. Au final, cela conduit à une vaste hétérogénéité des structures glycanes non seulement aux niveaux de l'organisme, des cellules et des protéines, mais également sur le site de la glycosylation.

Outre sa signification biologique, cette hétérogénéité a de vastes implications pour la production de composants pharmaceutiques en raison de la biodiversité du glycane, spécifique et reproductible. Comprendre le rôle des différentes structures de glycane contribuerait à réduire l'hétérogénéité du glycane des protéines recombinantes.

Pour ce faire, le projet GLYCAN HETEROGENEITY (Influence of the protein sequence and structure on the glycan micro-heterogeneity) financé par l'UE, a souhaité explorer comment l'interaction entre la protéine et le glycane influençait l'hétérogénéité du glycane. Ils ont étudié une glycoprotéine modèle avec cinq sites de glycosylation en utilisant des approches biochimiques classiques et de biologie moléculaire, en combinaison avec la spectrométrie de masse haute performance.

Les résultats ont montré que chacun des cinq sites avait un profil de glycane différent, le site 4 présentant la structure de glycane la moins traitée. Les scientifiques ont déterminé la voie la plus probable pour le traitement de chaque site et calculé le taux de conversion enzymatique, identifiant ainsi les goulets d'étranglement possibles du processus. Leurs découvertes ont indiqué que le glycane du site 4 interagissait fortement avec un acide aminé spécifique à la surface de la protéine et empêchait les enzymes modifiantes d'accéder au glycane. La mutation de cet acide aminé a transformé radicalement le profil en glycanes hautement traités, démontrant la possibilité de modifier le profil de glycosylation via une mutation ponctuelle de la protéine.

Dans l'ensemble, ces résultats montrent que la structure de la protéine influence le traitement du glycane non seulement par encombrement stérique, mais également via l'interaction directe des acides aminés spécifiques avec la structure de glycane. Cela suggère que modifier la séquence protéique pourrait être une approche alternative pour la production de glycoprotéine au niveau industriel.

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Mots-clés

Structure des protéines, glycosylation, glycane, GLYCAN HETEROGENEITY, acide aminé
Numéro d'enregistrement: 191017 / Dernière mise à jour le: 2017-02-07