*300255 TRANSFERASE DE N-ACETILGLUCOSAMINA LIGADA EM OXIGÊNIO; OGT

GlcNAc TRANSFERASE
Lócus do Gene Mapeado Xq13

TEXTO

DESCRIÇÃO

A transferase de N-acetilglucosamina (GlcNAc) ligada a oxigênio (OGT) catalisa a adição de uma única N-acetilglucosamina no oxigênio glicosídico ligado a resíduos de serina ou treonina. Já que a fosforilação e a glicosilação competem por resíduos similares de treonina ou serina, os dois processos podem competir por sítios, ou eles podem alterar a especificidade do substrato ou sítios vizinhos por efeitos estéricos ou eletrostáticos (Lubas e outros, 1997).

CLONAGEM

Haltiwanger e outros (1992) purificaram a OGT do fígado do rato e determinaram que ela tem uma massa molecular de 340 quilo-dáltons. Elespropuseram que a OGT existe como um complexo heterotrimérico com duas sub-unidades de 110 quilo-dáltons e uma de 78 quilo-dáltons. Entretanto, usando a OGT do coelho, Lubas e outros (1997) analisaram a impressão proteolítica de ambos os peptídeos e acharam que os dois estão relacionados. Eles sugeriram que a banda de 78 quilo-dáltons é um produto proteolítico do polipeptídeo de 110 quilo-dáltons ou o produto de um sítio alternativo da iniciação da transcrição. Kreppel e outros (1997) clonaram cDNAs de rato codificadores da sub-unidade de 110 quilo-dáltons. A imunofluorescência das células humanas expressando a OGT do rato indicou que a OGT está presente em ambos o núcleo e o citosol.

Por busca em um banco de dados com a sequência parcial da proteína OGT do coelho, Lubas e outros (1997) identificaram os cDNAs da OGT humana e de C.elegans. A proteína humana prevista em 920 amioácidos contém nove repetições tetratricopeptídicas e um suposto sinal de localização nuclear bipartido. Células HeLa [as primeiras células malígnas humanas cultivadas continuamente, derivadas do carcinoma cervical. Stedman] que expressam OGT não sobrevivem bem durante incubações prolongadas, sugerindo que essa proteína deve ser tóxica para as células. Análises de Soutern blot indicaram que um único gene de OGT está presente nos humanos. Análises de Northern blot revelaram que a OGT é expressada como múltiplos transcritos que estão presentes em diferentes quantidades em vários tecidos humanos, com os níveis mais altos de expressão no pâncreas.

FUNÇÃO DO GENE

A glicosilação protéica nuclear e citoplasmática é uma modificação pós-tradução difundida e reversível nas células eucarióticas. A glicosilação intra-celular pela adição de N-acetilglucosamina à serina e treonina é catalisada pela OGT. Essa GlcNAcilação no oxigênio de proteínas intracelulares pode ocorrer em sítios de fosforilação, e tem sido implicada no controle da transcrição de genes, reunião dos neurofilamentos, e na emergência do diabetes e doenças neurológicas. Para estudar a função da OGT ‘in vivo’, Shafi e outros (2000) usaram abordagens de alvejamento de genes em células-tronco embrionárias masculinas. Eles descobriram que a mutagênese da OGT requer uma estratégia que retenha um gene da OGT intacto como é realizado pelo uso da recombinação Cre-loxP porque a deleção do gene OGT resulta na perda da viabilidade da célula-tronco embrionária. A expressão do RNA da OGT nos camundongos foi comparativamente alta entre a maioria dos tipos de células, com níveis mais baixos no pâncreas. A segregação dos alelos da OGT em linhas germinativas do camundongo revelaram que alelos intactos da OGT são requeridos para completar a embriogênese. Esses estudos ilustraram a necessidade de abordagens de alvo a genes condicionadores na mutagênese e de estudo dos genes essenciais ligados ao X, e indicaram que a participação da OGT na glicosilação intracelular é essencial para a viabilidade da célula-tronco e ontogenia do camundongo.

Fatores de transcrição e a RNA polimerase II podem ser modificados por monossacarídeos GlcNAc no oxigênio dos resíduos de serina e treonina, ainda que os precisos papéis funcionais dessa modificação sejam largamente desconhecidos. Yang e outros (2002) mostraram que a OGT, a enzima que catalisa essa modificação pós-transcricional, interage com um complexo de desacetilase de histona pela ligação ao co-repressor Sin3A (omim 607776). Funcionalmente, a OGT e a Sin3A reprimem cooperativamente a transcrição em paralelo à desacetilação da histona. Os autores propusema que a Sin3A alveja a OGT aos promotores para inativar fatores de transcrição e a RNA polimerase II por modificação do O-GlcNAc, o qual atua em concerto com a desacetilação da histona para promover o silenciamento de genes de um modo eficiente e específico.

Zhang e outros (2003) demonstraram que o proteossomo 26S dos mamíferos pôde ser inibido pela modificação mediada pela Ogt, resultando em uma proteólise inibida do fator de transcrição Sp1 (omim 189906) e num peptídeo de prova hidrofóbico. A ATPase Rpt2 na sub-unidade 19 do capuz do proteossomo foi modificada por O-GlcNAc in vitro e in vivo, e como sua modificação aumentou, a função do proteossomo decaiu.

[OBS.: Proteossomo

Antes da descoberta do sistema de ubiquitina do proteossomo, pensava-se que a degradação protéica nas células dependia principalmente dos lisossomos, organelas ligadas à membrana com interiores cheios de ácidos e proteases que podem degradar e depois reciclar proteínas exógenas e organelas envelhecidas ou danificadas. Entretanto, o trabalho de Alfred Goldberg em 1977 sobre a degradação de proteínas dependente de ATP nos reticulócitos, os quais carecem de lisossomos, sugeriu a presença de um segundo mecanismo intra-celular de degradação. Em 1978 mostrou-se que este era composto de várias cadeias distintas de proteínas, uma novidade sobre as proteases naquele momento. Trabalhos posteriores sobre a modificação das histonas levaram à identificação de uma insuspeita modificação covalente da proteína histona por uma ligação bifurcada entre o resíduo de lisina na histona e o resíduo de glicina no terminal C da proteína ubiquitina, a qual não tinha função conhecida. Então descobriu-se que uma proteína préviamente identificada associada com a degradação proteolítica, conhecida com fator 1 de proteólise dependente de ATP (APF-1), era a mesma proteína que a ubiquitina. Depois, o complexo proteolítico dependente de ATP que era responsável pela degradação protéica dependente de ubiquitina foi descoberto e foi chamado de proteossomo 26S.

Os sub-componentes do proteossomo são frequentemente mencionados por seus coeficientes de sedimentação Svedberg (unidade de sedimentação denotada S). A forma mais comum de proteossomo é conhecida como proteossomo 26S, o qual tem aproximadamente 2000 quilo-dáltons (kDA) de massa molecular e contém uma estrutura com uma partícula cerne 20S e dois capuzes regulatórios 19S. O cerne é oco e proporciona uma cavidade envolvida na qual proteínas são degradadas; aberturas nos dois finais do cerne permitem a proteína alvo entrar. Cada final da partícula cerne associa-se com uma sub-unidade regulatória 19S que contém múltiplos sítios ativos ATPase e sítios de ligação a ubiquitina; essa é a estrutura que reconhece proteínas poliubiquitinizadas e as transfere para o cerne catalítico. Uma forma alternativa da sub-unidade regulatória, chamada partícuka 11S pode se associar com o cerne essencialmente da mesma maneira que a partícula 19S; a 11S pode atuar num papel na degradação de peptídeos estranhos tais como aqueles produzidos após a infecção por um vírus.

O mecanismo de proteólise pelas sub-unidades beta da partícula cerne 20S é através de uma ataque nucleofílico dependente de treonina. ... Embora as três sub-unidades catalíticas beta tenham um mecanismo comum, elas tem ligeiras diferenças na especificidade para o substrato, as quais são consideradas de tipo quimiotripsina, de tipo tripsina e de tipo hidrólise de peptídeo glutamil por peptidil. Essas variações em especificidade são o resultado de contatos inter-atômicos com resíduos em locais próximos de sítios ativos de cada sub-unidade. Cada sub-unidade catalítica beta também possui um resíduo de lisina conservado requerido para proteólise.
http://en.wikipedia.org/wiki/Proteasome]

Yang e outros (2008) mostraram que a OGT esconde um tipo de domínio de ligação a fosfoinositídeo previamente não reconhecido. Após a indução com insulina, o fosfatidilinositol 3,4,5-trifosfato recruta a OGT do núcleo para a membrana plasmática onde a enzima cataliza a modificação dinâmica da via de sinalização da insulina pela O-GlcNAc. Isso resulta em uma alteração na fosforilação de moléculas de sinalização chave e na atenuação da transdução de sinal da insulina. A sobre-expressão hepática da OGT diminui a expressão de genes responsivos à insulina e causa resistência a insulina e dislipidemia. Yang e outros (2008) concluíram que seus achados identificaram um mecanismo molecular pelo qual estímulos nutricionais regulam a sinalização da insulina através da O-GlcNAc, e sub-classificaram a contribuição dessa modificação para a etiologia da resistência à insulina e o diabetes de tipo dois (omim 125853).

Aumentos na concentração de glucose circulante ativam a via biossintética da hexosamina e promove a glicosilação no oxigênio de proteínas pela OGT. Dentin e outros (2008) mostraram que a OGT dispara a glucogênese hepática através da glicosilação do oxigêncio do transdutor (conversor) 2 da proteína de ligação a elementos de resposta a cAMP (CREB) regulada (TORC2 ou CRTC2; omim 608972). A CRTC2 foi glicosilada em O nos sítios que normalmente sequestram a CRTC2 no citoplasma através de um mecanismo dependente de fosforilação. O decréscimo na quantidade de CRTC2 glicosilada no oxigênio pela expressão da enzima O-GlcNAcase desglicosiladora (omim 604039) bloqueou os efeitos da glucose na gluconeogênese, demonstrando a importância da via biossintética da hexosamina no desenvolvimento da intolerância à glucose.

MAPEAMENTO

Shafi e outros (2000) determinaram que uma única cópia do gene OGT está presente no genoma masculino. Por FISH, eles mapearam o gne OGT humano em Xq13, uma região associada com doenças neurológicas. Por análises de radiação híbrida, eles mapearam o homólogo do camundongo no cromossomo X perto do centrômero, na região D.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?cmd=entry&id=300255