Glucides : dérivés des oses
Glycosaminoglycanes (GAG)
Synthèse

Vue d'ensemble de la synthèse des GAG

1. Le processus de biosynthèse des GAG commence dans le cytosol avec la synthèse de cinq sucres activés dérivés de l'uridine diphosphate ou UDP ( nuclotides-oses), i.e. :

• 

  l'acide UDP-glucuronique,
• l'UDP-N-acétylglucosamine,
• l'UDP-xylose,
• l'UDP-galactose,
• l'UDP-N-acétylgalactosamine.

2. Comme la glycosylation et la sulfatation ont lieu dans la lumière de l'appareil de Golgi, ils doivent être transportés par des transporteurs spécifiques dans la membrane golgienne, en échange de nucléosides monophosphates (comme l'UMP) par un mécanisme antiport (Transporters of nucleotide sugars, ATP, and nucleotide sulfate in the endoplasmic reticulum and Golgi apparatus 1998).

a. Ces transporteurs dans la membrane de Golgi ont été moins étudiés que les enzymes modificatrices de la lumière golgienne, mais l'apport de sucres UDP et de PAPS s'est avéré essentiel pour le développement (pour plus de précisions, cf. Determinants of Glycosaminoglycan (GAG) Structure 2015).

L'importation de substrat semble être une étape limitante.

b. L'exception notable est celle de l'acide hyaluronique (HA), abondant dans les matrices extracellulaires et à la surface des cellules.

• Au lieu de subir une modification et une sulfatation dans l'appareil de Golgi, les sucres précurseurs de HA, i.e. UDP-acide glucuronique et UDP-N-acétylglucosamine, sont transportés du cytoplasme à la membrane plasmique.
• Ils subissent un traitement ultérieur sans sulfatation, pour conduire à la production de HA.

Sulfatation (ou sulfonation)

Vue d'ensemble

La sulfatation (sulfation en anglais) des groupes fonctionnels est effectuée par l'action du composé donneur de sulfate 3'-phosphoadénosine-5'-phosphosulfate (PAPS).

1. PAPS est impliqué dans l’activation du sulfate $\ce{SO4^2-}$ pour permettre son intégration dans des molécules organiques, intégration qui nécessite 2 étapes (Characterization and expression of human bifunctional 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulphate synthase isoforms 2004).

a. La première étape consiste en l'activation du sulfate par l'ATP, catalysée par la sulfate adénylyltransférase (SAT), i.e. EC 2.7.7.4, pour obtenir l'adénosine 5'-phosphosulfate (APS) :

$\ce{SO42- + ATP}$ $\longrightarrow$ $\ce{APS + PPi}$

b. La deuxième étape est la phosphorylation de l'APS en PAPS, catalysée par l'adénylyl-sulfate kinase, i.e. EC 2.7.1.25 :

$\ce{APS + ATP}$ $\longrightarrow$ $\ce{PAPS + ADP}$

2. PAPS peut alors donner son groupe phosphate, grâce à une sulfotransférase (SULT), i.e. EC 2.8.2.-, à un accepteur avec un groupe alcool ($\ce{-OH}$) ou un groupe amine ($\ce{-NH2}$), i.e. glucide, protéine, stéroïde, catécholamine…

$\ce{PAPS + R-OH}$ $\longrightarrow$ $\ce{PAP + R-OSO3-}$

Remarque : PAPS pourrait participer à la genèse des troubles bipolaires (Possible role of 3'(2')-phosphoadenosine-5 0 -phosphate phosphatase in the etiology and therapy of bipolar disorder 2003).

GAG sulfatés

Les GAG sulfatés synthétisés dans l'appareil de Golgi subissent une liaison covalente à des protéines d'ancrage appelées protéoglycanes (PG).

Le processus d'attache pour les GAG héparine/héparane sulfate (HS), chondroïtine sulfate (CS)/dermatane sulfate (DS) se produit par un résidu de sérine présent sur le noyau protéique qui se connecte au tétrasaccharide commun entre le GAG et le PG.

Le kératane sulfate (KS) est le seul GAG sulfaté qui n'est pas lié à un noyau de protéine PG par ce mécanisme et est plutôt lié à divers autres composés en fonction du sous-type de sulfate de kératane ( protéoglycanes).

Différents GAG