Nuove strategie per lo studio della glicosilazione O-GlcNAc
La glicosilazione O-GlcNAc è una forma insolita di glicosilazione di proteine che comporta la modifica dei residui di serina e treonina dalle proteine nucleari e citoplasmatiche mediante il legame covalente di N-acetilglucosamina (GlcNAc). Il processo prevede la modifica a singolo zucchero di una proteina, e in contrasto con la glicosilazione delle proteine convenzionali, la glicosilazione O-GlcNAc non viene ulteriormente elaborata in glicani complessi. Questo processo è altamente dinamico e avviene mediante addizione enzimatica e rimozione da parte di O-GlcNAc trasferasi (OGT) e O-GlcNAc-asi (OGA), rispettivamente. L’O-GlcNAc sta emergendo come processo essenziale per la sopravvivenza cellulare ed è implicato in processi biologici chiave, tra cui rilevamento di nutrienti e malattie come il diabete e il cancro. Nonostante la sua importanza biologica, i ruoli funzionali e i dettagli molecolari riguardanti la modifica O-GlcNAc restano da delucidare, come anche la sequenza di consenso per il sito di glicosilazione. Ciò è stato ostacolato dalla mancanza di metodi e strumenti per identificare e studiare la modifica O-GlcNAc delle proteine. Per far fronte a tale problema, il progetto GLCNAC-PROBE, finanziato dall’UE, ha sviluppato nuove strategie chimiche ed enzimatiche tali da riassumere e sondare la glicosilazione O-GlcNAc in vitro e in vivo. È stato seguito un approccio di “tracciatura e modifica” per consentire l’identificazione delle proteine modificate per mezzo della glicosilazione O-GlcNAc e dei relativi siti di glicosilazione specifici. In particolare, i ricercatori hanno impiegato un approccio enzimatico per convertire il naturale nucleotide GlcNAc in un analogo artificiale avente una porzione chimica. In seguito a un’ampia ottimizzazione, il risultante nucleotide GlcNAc è stato riconosciuto con successo e utilizzato dall’enzima OGT per modificare peptidi modello. È stata dunque utilizzata la porzione chimica come base per l’etichettatura bio-ortogonale della proteina modificata con sonde adeguate, come per esempio il tracciante di affinità alla biotina. Si attende che la metodologia chemoenzimatica del progetto GLCNAC-PROBE possa aiutare l’identificazione di proteine O-GlcNAc-glicosilate, consentendo il loro studio. Data l’importanza clinica della glicosilazione O-GlcNAc, si farà luce sul relativo significato funzionale e sui meccanismi molecolari alla base di questa modificazione post-traduzionale. A lungo termine, ciò si tradurrà in una migliore comprensione del ruolo relativo alla glicosilazione O-GlcNAc per varie malattie e in relazione al potenziale di terapia mirata.
Parole chiave
Glicosilazione O-GlcNAc, modifica post-traslazionale, O-GlcNAc transferasi, GLCNAC-PROBE, biotina
