Biosynthesis of decorin and glypican glycosaminoglycan chains

Abstract: Popular Abstract in Swedish Avhandlingen handlar om biosyntesen av proteoglykaner. Dessa består av en proteindel som har långa kedjor av sockermolekyler bundna till sig. Det finns huvudsakligen två typer av sockerkedjor, kondroitinsulfat och heparansulfat, som båda tillverkas på en identisk fyra molekyler lång sockerkedja. Man kan likna tillverkningen eller biosyntesen vid ett löpande band inne i cellerna. Vid varje anhalt längs det löpande bandet byggs en bestämd del av sockerkedjan. När syntesen är färdig kan proteoglykanen antingen utsöndras från cellerna till omgivande vävnad eller förankras på cellens yta. Under tillverkningen av proteoglykaner binder enzymer enskilda sockermolekyler, en i taget, till speciella aminosyror på proteinet eller till existerande sockerkedjor. En av många frågor är hur cellen avgör vilken typ av sockerkedja, kondroitinsulfat eller heparansulfat, den ska sätta på respektive protein. En ledtråd i sökandet kan komma ur kunskapen om var i cellen de olika sockermolekylerna sätts på. I det första delarbetet har vi gjort en DNA-konstruktion, som när den sätts in i celler ger upphov till en proteoglykan med en svans som hålls kvar i början av det löpande bandet. Vi har sedan studerat hur långt biosyntesen av sockerkedjan kommit. Därefter har vi behandlat cellerna med ett ämne (BFA), som gör att de senare delarna av cellernas löpande band slås ihop med de tidiga. Därefter har vi återigen studerat hur långt tillverkningen av sockerkedjan kommit. Vi kom fram till att valet mellan de två typerna av sockerkedjor, chondroitinsulfat och heparansulfat, sker mycket tidigt i det löpande bandet. Vi studerade även en tidig modifiering, addition av fosfat, av den första sockermolekylen, xylos, som sätts på proteinet. Resultaten tyder på att enzymet som svarar för fosforylering av xylos är ett så kallat kinas. Molekyler som finns utanför cellerna kan binda till proteoglykaner om dess sockerkedjor innehåller en sekvens som känns igen av dessa molekyler. På det sättet kan proteoglykaner på cellernas yta fungera som ett nät som fångar upp förbipasserande molekyler. Beroende på vad cellerna har för behov måste de kunna ändra de sockerstrukturer som de presenterar på sin yta. I delarbete II och III har vi studerat vad som händer med sockerkedjorna under omsättningen av glypican genom att använda olika substanser som kan inhibera olika processer i cellerna. Glypican sitter bunden på cellernas yta och kan tas in i cellerna igen varvid sockerkedjorna till viss del bryts ner. Cellerna kan sedan återanvända det begagnade proteinet och bygga nya sockerkedjor genom att slussa in glypican mitt i det löpande bandet. I delarbete II konstaterar vi att gasen NO behövs för processen genom att kunna bryta ner sockerkedjorna vid speciella sockermolekyler. I delarbete III visar vi att dessa sockermolekyler sitter nära proteindelen i sockerkedjan.