As proteínas nas células humanas são amplamente decoradas com diferentes tipos de açúcares, um fenômeno denominado glicosilação. Essas modificações aumentam muito a diversidade da estrutura e função da proteína, afetando como as proteínas se dobram, como eles se comportam, e para onde vão nas células. Nova pesquisa que será publicada no Journal of Biological Chemistry em 22 de setembro demonstra que um tipo raro de glicosilação afeta profundamente a função de uma proteína importante para o desenvolvimento humano e a progressão do câncer.

A glicosilação de proteínas é chamada de N-linked ou O-linked, dependendo se o açúcar está ligado a locais contendo nitrogênio ou oxigênio, respectivamente. As modificações ligadas a O tipicamente envolvem o açúcar N-acetilgalactosamina sendo anexado aos aminoácidos serina ou treonina, chamados de glicosilação do "tipo mucina" porque são comumente encontrados em proteínas nas membranas mucosas; junto com açúcares ligados a N, essas modificações "canônicas" modificam milhares de tipos diferentes de proteínas.

Por mais de 20 anos, Grupo de pesquisa de Robert Haltiwanger, agora na Universidade da Geórgia, estudou tipos muito mais raros de modificações ligadas ao O:ligação dos açúcares glicose ou fucose à serina ou treonina, uma modificação que afeta apenas algumas centenas de tipos diferentes de proteínas. Uma dessas proteínas é Notch, um receptor de sinalização que é essencial para o desenvolvimento e diferenciação celular e é desregulado em cânceres, como a leucemia, câncer de mama, e câncer de próstata.

"O fato de termos encontrado esses açúcares em Notch foi intrigante porque Notch é uma molécula muito importante, "Haltiwanger disse." Então, estamos curiosos sobre como esses açúcares afetam a estabilidade e atividade [de Notch]. "

As enzimas responsáveis ​​por modificar Notch com glicose e fucose são chamadas de POFUT1 e POGLUT1. A equipe de Haltiwanger, liderado por Hideyuki Takeuchi, queria saber exatamente por que POFUT1 e POGLUT1 estavam anexando glicose e fucose a Notch nas células.

Se você projetar geneticamente uma mosca ou mouse sem POFUT1 ou POGLUT1, Haltiwanger disse, "você obtém uma mosca morta ou um rato morto. Você interrompe completamente o caminho do Notch; o Notch não funciona se você não adicionar esses açúcares. Houve muito trabalho ao longo dos anos:por que isso? O que é [o açúcar] está fazendo? "

O novo trabalho de Haltiwanger mostra que as modificações da fucose e da glicose servem como marcadores de controle de qualidade que permitem que o Notch seja transportado ao seu destino final na membrana celular. Quando os pesquisadores eliminaram POFUT1 ou POGLUT1 em culturas de células usando a tecnologia CRISPR / Cas, as células exibiram muito menos Notch na superfície da célula. Quando ambas as enzimas foram eliminadas, Notch estava quase completamente ausente. Usando métodos bioquímicos adicionais, os pesquisadores descobriram que POFUT1 e POGLUT1 anexaram glicose e fucose a porções de Notch somente depois de dobrarem de uma maneira específica.

"É como um selo de aprovação, "Haltiwanger disse." Esta parte está dobrada? Estrondo, você coloca um fucose nele. E de alguma forma isso diz à célula:Não mexa mais com isso. Deixe isso pra lá. Se você não adicionar o açúcar, [as proteínas Notch] ficam presas dentro do retículo endoplasmático, ficar degradado, e não seja secretado. "

Saber que esses açúcares são essenciais para a atividade Notch faz com que as enzimas que os controlam, POFUT1 e POGLUT1, alvos potenciais para tratamentos de câncer. Dependendo se Notch é hiperativo ou insuficientemente ativo em um determinado câncer, manipular os açúcares adicionados ao Notch pode ajudar a corrigir a desregulação. A equipe de Haltiwanger está trabalhando atualmente para encontrar compostos químicos que inibam POFUT1 e POGLUT1, impedindo assim o Notch de se embutir na membrana celular e realizar suas funções de sinalização. Eles também estão tentando desvendar os detalhes de como as modificações de glicose e fucose trabalham juntas para ajustar a atividade Notch.

"Isso vai nos manter ocupados, "Haltiwanger disse.