Glucides
Glycosylation : N-Glycosylation
Vue d'ensemble

Vue d'ensemble de la N-glycosylation

1. La N-glycosylation est une modification co-traductionnelle, i.e. l'insertion dans la lumière ou la membrane du RE, est concomitante à la synthèse protéique.

a. La O-glycosylation est une modification post-traductionnelle, i.e. elle se déroule après la synthèse de la protéine.

b. Elle a lieu à la fois dans :

• le réticulum endoplasmique (RE), où elle commence,
• l'appareil de Golgi où elle se finit.

2. La N-glycosylation est la forme la plus répandue des glycosylations et nécessite une liaison glycosidique :

• le groupement réducteur est un hydroxyle ($\ce{-OH}$) de la fonction alcool du carbone anomérique d'un ose, i.e. C1 chez les aldoses et numéro C2 des cétoses.
• le groupement acide est l'hydrogène libre ($\ce{-H}$) d'une autre molécule, dans ce cas, un atome d'azote d'une amide ($\ce{RC(=O)NR′R″}$), i.e. l'asparagine (N).

Les trois types de N-glycanes

Les N-glycanes peuvent être rangés en trois types, chaque type construit sur la base $\ce{protéine-L-asparagynyl-(GLcNAc)_2}$$\ce{-}$ comme base.

1. Les N-glycanes (ou oligosaccharides) polymannosylés comportent de nombreux résidus de mannose.

a. Des motifs à 8 mannoses et un glucose comme le glucosyl-mannotriose ou des lectines (calnexine/calcineurine) sont impliqués dans le repliement des glycosylprotéines dans la lumière du réticulum endoplasmique (Les anomalies congénitales de glycosylation des N-glycosylprotéine 2004).

b. Les N-glycanes (ou oligosaccharides) polymannosylés peuvent être phosphorylés comme les récepteurs de mannose-6-P (MPR) à 6 mannoses, dont les 2 derniers portent les P qui sont responsables du ciblage et du trafic des hydrolases lysosomales.

2. Les N-glycanes (ou oligosaccharides) complexes sont ainsi nommés parce qu'ils peuvent contenir presque n'importe quel nombre d'autres types de saccharides.

• La P-sélectine, qui est une lectine impliquée dans la diapédèse des leucocytes, contient du galactose et de l'acide sialique.
• Certains oligosaccharides contenant de multiples acides sialiques sont responsables de la migration neuronale embryonnaire.

3. Les N-glycanes (ou oligosaccharides) hybrides contiennent des résidus de mannose d'un côté de la branche, tandis que de l'autre côté une N-acétylglucosamine (GlcNac) initie une branche complexe.

Fonctions de la N-glycosylation

La N-glycosylation a un rôle essentiel dans de nombreuses fonctions.

1. Des fonctions sont dites intrinsèques comme :

• la fourniture de composants structurels à la paroi cellulaire et à la matrice extracellulaire,
• la modification des propriétés des protéines, i.e. stabilité et solubilité (Stereoelectronic Effects in Stabilizing Protein–N-Glycan Interactions Revealed by Experiment and Machine Learning 2021),
• la protection contre l'agrégation (N-glycosylation as a eukaryotic protective mechanism against protein aggregation 2024),
• le repliement et le contrôle de qualité de nombreuses glycoprotéines,
• la réparation des membranes.

2. Des fonctions sont dites extrinsèques.

a. La N-glycosylation intervient dans le trafic vésiculaire au sens large (Glycans in autophagy, endocytosis and lysosomal functions (2021).

• Dans les lysosomes, les protéines sont N-glycosylées, et O-glycosylées, comme LAMP1/2 avec 25 sites de glycosylation (50% des protéines lysosomales), et le trafic des hydrolases dépend du mannose-6-phosphate et de ses récepteurs (MPR).
• Dans l'endocytose clathrine-indépendante (CIE), par exemple avec l'aide des lectines et des galectines, dans l'endocytose CLIC/GEEC ou dans la FEME, la glycosylation est essentielle ( tableau des lectines).
• Dans l'autophagie, des protéines sont N-glycosylées comme l'ATG9, ou aident leurs fonctions comme le ganglioside Gd3 qui se colocalise avec les protéines LC3 ou LAMP2A dans la CMA (autophagie médiée par des protéines chaperonnes).

O-GlcNAc transférase ajoute GlcNAc aux protéines et agit comme un signal de stress dans de nombreux processus intracellulaires, comme l'autophagie. En outre, les ligands glycoprotéiques associés à la matrice extracellulaire semblent principalement réprimer l’autophagie.

b. La N-glycosylation joue un rôle dans (The Role of Glycans in Infectious Disease 2022 et N-Glycosylation and Inflammation; the Not-So-Sweet Relation 2023) :

• l'adhérence cellule/cellule et cellule/matrice extracellulaire ( adhérences cellulaires),
• la migration cellulaire, par exemple par les N-glycanes liés à la surface des cellules immunitaires (Glycans In The Immune system and The Altered Glycan Theory of Autoimmunity: A Critical Review 2015),

La N-glycosylation des IgE, IgM, IgD, IgA et IgG leur confère des fonctions effectrices uniques en modifiant leurs affinités pour le complément et d'autres récepteurs immunitaires.

3. Les perturbations de la O-glycosylation sont importantes dans de nombreuses maladies, notamment :

• les maladies auto-immunes, comme l'arthrite rhumatoïde,
• le diabète de type 1,
• la maladie de Crohn,
• les cancers.

Mécanisme de la N-glycosylation

Retour aux glycosylations