La glycosylation est une modification importante des protéines eucaryotes car les résidus de sucre ajoutés sont souvent utilisés comme indicateurs moléculaires ou signaux de reconnaissance vers d’autres cellules que celles qui entrent en contact avec elles. Il existe deux types de glycosylation des protéines, qui nécessitent toutes deux l’importation du polypeptide cible dans l’URGENCE. La glycosylation liée à N commence réellement dans le réticulum endoplasmique, mais la glycosylation liée à O ne se produit pas tant que le polypeptide n’a pas été transporté dans l’appareil de Golgi. Par conséquent, il est également vrai que la glycosylation liée à N peut (et commence) généralement comme un mécanisme de co-traduction, alors que la glycosylation liée à O doit avoir lieu post-traduction. D’autres différences majeures dans les deux types de glycosylation sont (1) la glycosylation liée à la N se produit sur les résidus d’asparagine (N) dans une séquence N-X-S ou N-X-T (X est un acide aminé autre que P ou D) tandis que la glycosylation liée à la O se produit sur la chaîne latérale hydroxyle oxygène des résidus sérine ou thréonine déterminés non pas par la séquence environnante, mais par la structure secondaire et tertiaire; (2) La glycosylation liée aux N commence par un « arbre » de 14 résidus de sucre spécifiques qui est ensuite taillé et remodelé, mais reste assez important, tandis que la glycosylation liée aux O est basée sur l’addition séquentielle de sucres individuels et ne s’étend généralement pas au-delà de quelques résidus.
Techniquement, la N-glycosylation commence avant même qu’une protéine ne soit traduite, car l’oligosaccharide de pyrophosphate de dolichol (c’est-à-dire « l’arbre » du sucre – pas un terme officiel, d’ailleurs) est synthétisé dans l’ER (Figure \ (\PageIndex{12}\)) sans être déclenché par la traduction ou l’entrée de protéines.
Le dolichol est un hydrocarbure à longue chaîne que l’on trouve principalement dans la membrane ER et qui sert d’ancrage temporaire à l’oligosaccharide de N-glycosylation lors de sa synthèse et en attendant qu’une protéine appropriée se glycosylate. La synthèse des oligosaccharides commence par l’addition de deux résidus de N-acétylglucosamine au lieur de pyrophosphate, suivie d’un mannose. À partir de ce mannose, l’oligosaccharide se ramifie, une branche recevant trois résidus de mannose supplémentaires et l’autre en recevant un. Jusqu’à présent, toutes ces additions à l’oligosaccharide ont eu lieu dans le cytoplasme. Maintenant, le glycolipide est retourné vers l’intérieur vers la lumière des URGENCES! Une fois dans la lumière, quatre autres mannoses sont ajoutées, et enfin trois résidus de glucose complètent la structure.
Tous les nucléosides ne sont pas utilisés pour ce procédé: les sucres ont seulement été trouvés liés à l’UDP, au PIB et au CMP. L’UDP est la N-acétylgalactosamine (GalNAc), la N-acétylglucosamine (GlcNAc), l’acide N-acétylmuramique, le galactose, le glucose, l’acide glucuronique et le xylose les plus polyvalents. Le GDP est utilisé pour le mannose et le fucose, tandis que le CMP n’est utilisé que pour l’acide sialique.
Les enzymes qui accomplissent la glycosylation sont des glycosyltransférases spécifiques à la fois du résidu de sucre ajouté et de l’oligosaccharide cible. Les sucres utilisés par les enzymes ne sont pas simplement le sucre, mais des sucres nucléotidiques – généralement un sucre lié à un diphosphate nucléosidique, par exemple l’uracile diphosphate glucose (UDP-glucose) ou le GDP-mannose.
L’oligosaccharide N-lié a deux rôles physiologiques: il agit comme base pour une glycosylation ultérieure, et il est utilisé comme marqueur pour le contrôle d’erreur du repliement des protéines par le système calnexine-calréticuline (Figure \(\PageIndex{13}\)). Une fois que l’oligosaccharide est attaché au nouveau polypeptide, le processus de glycosylation supplémentaire commence par l’action d’une glucosidase et qui élimine deux des glucoses. Le dernier glucose est nécessaire pour aider la glycoprotéine à s’amarrer à la calnexine ou à la calréticuline (Figure13, étape 1 ou 4), qui sont des protéines très similaires qui ont une activité glucosidase lente et qui s’associent à une activité de type disulfure de protéine isomérase.
L’activité de type isomérase du disulfure de protéine provient de l’ERp57, qui est techniquement une thiol oxydoréductase, mais qui est fonctionnellement similaire à la PDI.
La principale différence est que la calréticuline est soluble dans la lumière de l’ER tandis que la calnexine est liée à la membrane de l’ER. Les deux s’accrochent temporairement à la glycoprotéine, ce qui lui donne le temps de se (re)replier et éventuellement de réorganiser les liaisons disulfures, puis elle élimine le glucose, permettant à la glycoprotéine de continuer son chemin. Fait important, si la glycoprotéine n’a pas été complètement pliée (étape 2a), l’enzyme UDP-glucose:la glycoprotéine glucosyltransférase (GT) la reconnaît et ajoute le résidu de glucose (étape 3), le forçant à passer à nouveau par le cycle calréticuline / calnexine dans l’espoir de se replier correctement cette fois. S’il a été plié correctement (étape 2b), il peut être reconnu par l’ER-α-1,2-mannosidase, qui élimine un mannose, complétant les modifications de glycosylation dans l’ER.
La plupart des glycoprotéines poursuivent le remodelage des oligosaccharides une fois qu’elles ont été déplacées de l’ER vers l’appareil de Golgi par transport vésiculaire. Là, une variété de glycosidases et de glycosyltransférases taillent et s’ajoutent à l’oligosaccharide. Bien que la glycosylation soit cohérente et stéréotypée pour une protéine donnée, on ne sait toujours pas exactement comment les schémas de glycosylation sont déterminés.
Deux antibiotiques courants, la tunicamycine et la bacitracine, peuvent cibler la glycosylation liée à la N, bien que leurs propriétés antibiotiques proviennent de la perturbation de la formation des parois cellulaires bactériennes. La tunicamycine est un analogue de l’UDP-GlcNAc, et à l’intérieur des cellules eucaryotes peut perturber la formation initiale d’oligosaccharides en bloquant l’addition initiale de GlcNAc au dolichol-phosphate. Comme il peut être transporté dans les cellules eucaryotes, la tunicamycine n’est pas cliniquement utile en raison de sa toxicité. La bacitracine, d’autre part, est un petit polypeptide cyclique qui se lie au dolichol-PP empêchant sa déphosphorylation en dolichol-P, nécessaire à la construction de l’oligosaccharide. La bacitracine n’est pas perméable aux cellules, donc même si elle a une activité similaire à la tunicamycine sur les bactéries en perturbant la synthèse des glycolipides extracellulaires nécessaires à la formation de la paroi cellulaire, elle est inoffensive pour les eucaryotes et constitue donc un antibiotique thérapeutique utile.