Glycosyltransférase - Définition

Introduction

Les glycosyltrensférases (ou glycosyl-transférases, abrégé GT) sont des enzymes avec un numéro E.C. de type 2.4.x.x, qui catalysent le transfert d'un monosaccharide, depuis un sucre activé (donneur), généralement par un phosphate, vers une molécule accepteur (le plus souvent un alcool ou une amine).

Le produit d'une telle réaction peut être un oligosaccharide ou un polysaccharide; bien que certaines glycosyltransférases catalysent le transfert de sucres vers un phosphate inorganique, ou les libèrent dans l'eau. L'accepteur du transfert peut aussi être un résidu protéique, le plus souvent la tyrosine, la sérine, ou la méthionine lors des O-glycosylations, ou une asparagine lors d'une N-glycosylation. Un mannose activé peut être transféré sur un tryptophane pour former un C-manosyl tryptophane, retrouvé fréquemment chez les eucaryotes.

Il est courant qu'un dérivé nucléotidique serve de donneur de sucre. Les glycosyltransférases utilisant ce type de substrat sont appelées enzyme de Leloir, d'après le scientifique qui découvrit le premier monosaccharide activé par un nucléotide, Luis F. Leloir, prix Nobel de chimie en 1970 pour ses travaux sur le métabolisme des carbohydrates.

Les glycosyltransférases n'utilisant pas de donneur nucléotidiques mais un substrat de type polyprénol pyrophosphate ou polyprénol phosphate, ou encore sucre activé directement par un groupe phosphate ou pyrophosphate. Ces enzymes sont retrouvées chez un grand nombre d'organisme.

Mécanisme

Les glycosyltransférases, par analogie avec les glycosylhydrolases, catalysent le transfert de l'ose selon un mécanisme qui conserve (rétention) ou inverse la configuration du carbone glycosidique. La plupart des glycosyltransférases sont métallo-dépendantes, envers le magnésium, ou le manganèse, qui jouent le rôle d'acides de Lewis en acceptant les électrons du groupe activateur.

Les glycosyltransférases des mammifères ne reconnaissent que 9 composés nucléotides-sucres différents comme substrat : l'UDP-glucose, l'UDP-galactose, l'UDP-GlcNAc, l'UDP-GalNAc, l'UDP-xylose, l'UDP-acide glucuronique, le GDP-mannose, le GDP-fucose et le CMP-acide sialique. La gamme de nucléotides donneurs est variable d'une espèce à l'autre. De nombreuses glycosyltransférases, chez divers organismes, utilisent des sucres activés par leur liaison à des lipides, notamment des terpènoides tel que les dolichols ou les polyprénols.

Structure

À l'inverse des glycosylhydrolases, la diversité de structures tridimensionelles rencontrée pour glycosyltransférases semble réduite. Selon la base de donnée de classification des structures de protéines, seuls 3 types de repliement sont observés pour les glycosyltransférases. Récemment, un quatrième type de repliement a été découvert pour l'enzyme impliquée dans la biosynthèse de polymère de NAG-NAM, au sein du peptidoglycane.

Classification par séquence

Les classification fondées sur les homologies de séquence se sont montrées efficaces pour prédire la fonction des protéines. CAZy la base de donnée des enzymes actives sur les carbohydrates, fait état de plus de 90 familles de glycosyltransférases. Le même repliement spatial est attendu pour l'ensemble des enzymes au sein d'une même famille.

Déterminants des groupes sanguins

Le système de groupes sanguins ABO est déterminé par le type de glycosyltransférase exprimées chez un individu.

Le gène codant pour la glycosyltransférase déterminant le groupe sanguin à trois formes alléliques principales: A, B et O. L'allèle A code pour une alpha-N-acétylgalactose transférase, l'allèle B code pour galactosyltransférase, et l'allèle O porte une délétion dans l'exon 6, qui la rend inactive. L'accepteur reconnu par cette enzyme est une chaîne oligosaccharidique portée par des lipides ou des protéines qui correspond à l'antigène du groupe O, appelé antigène H. Ainsi, si un individu porte deux allèles O (un sur chaque chromosome), il ne possède pas d'enzyme capable de modifier l'antigène H, et appartient donc au groupe O. Tout individu portant un allèle A produira l'antigène A, de même pour l'allèle B. Si une personne possède à la fois un allèle A et un allèle B, il produit les deux types d'antigènes, et appartient au groupe AB.