Rol de la subunidad beta de la glucosidasa II en el control de calidad del plegamiento de glicoproteínas en el retículo endoplásmico

• Autores: Stigliano, Ivan Daniel
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: D'Alessio, Cecilia
• Materia: GLUCOSIDASA II; RETICULO ENDOPLASMICO; N-GLICOSILACION; PLEGAMIENTO DE GLICOPROTEINAS; CONTROL DE CALIDAD; GLUCOSIDASE II; ENDOPLASMIC RETICULUM; N-GLYCOSYLATION; GLYCOPROTEIN FOLDING; QUALITY CONTROL
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La Glucosidasa II (GII) cumple un rol fundamental en la biogénesis de glicoproteínas en el retículo endoplásmico (RE). Es responsable por la remoción secuencial de los dos residuos de glucosa (Glc) más internos del glicano (Glc3Man9GlcNAc2) transferido a los residuos de Asn en las glicoproteínas nacientes en la vía secretoria. GII participa en los ciclos de Calnexina (CNX)/Calreticulina (CRT) ya que remueve el residuo de Glc agregado a intermediarios de plegamiento por la UDP-Glc:glicoproteína glucosiltransferasa (UGGT). La GII un es un heterodímero soluble del RE cuya subunidad α (GIIα) posee el sitio catalítico mientras que el rol de la subunidad β (GIIβ) es controvertido, si bien ha sido involucrada en la retención en el RE de GII y en el plegamiento de GIIα. En esta tesis demostramos que en ausencia de GIIβ, la subunidad catalítica GIIα de la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe (un organismo que posee un mecanismo de control de calidad de plegamiento de proteínas similar al presente en células de mamíferos) adopta una conformación activa y es capaz de hidrolizar el análogo de sustrato p-nitrofenil-α-D-glucopiranósido. Sin embargo GIIβ es necesaria para la correcta localización de GII en el RE y para la deglucosilación eficiente de los sustratos fisiológicos Glc2Man9GlcNAc2 y Glc1Man9GlcNAc2. El dominio homólogo al dominio lectina del receptor de Manosa 6-fosfato presente en el C-terminal de GIIβ interacciona con manosas en las ramas B y/o C de los N-glicanos mediando la hidrólisis del sustrato por GIIα. Demostramos, también, que el dominio G2B del N-terminal de GIIβ es necesario para la interacción GIIα-GIIβ. Por último, demostramos que una reducción en el contenido de manosas de los N-glicanos disminuyó significativamente la deglucosilación in vivo mediada por GII pero no afectó la glucosilación in vivo mediada por UGGT, favoreciendo la formación de derivados monoglucosilados. Esto sugiere que GII funcionaría como un regulador de la permanencia en los ciclos de CNX/CRT de las glicoproteínas que se pliegan muy lentamente, y por lo tanto han sido demanosiladas, otorgando más oportunidades de plegamiento a las proteínas antes de enviarlas a degradación.
Glucosidase II (GII) plays a key role in glycoprotein biogenesis in the endoplasmic reticulum (ER). It is responsible for the sequential removal of the two innermost glucose residues from the glycan (Glc3Man9GlcNAc2) transferred to Asn residues in proteins. GII participates in the Calnexin (CNX)/Calreticulin (CRT) cycle as it also removes the single glucose unit added to folding intermediates and misfolded glycoproteins by the UDPGlc: glycoprotein glucosyltransferase (UGGT). GII is a heterodimer whose α subunit (GIIα) bears the glycosyl hydrolase active site, whereas its β subunit (GIIβ) role is controversial and has been reported to be involved in GIIα ER retention and folding. Here, we report that in the absence of GIIβ, the catalytic subunit GIIα of the fission yeast Schizosaccharomyces pombe (an organism displaying a glycoprotein folding quality control mechanism similar to that occurring in mammalian cells) folds to an active conformation able to hydrolyze p-nitrophenyl- α-D-glucopyranoside. However, GIIβ is required for correct GII ER retention and for efficient deglucosylation of the physiological substrates Glc2Man9GlcNAc2 and Glc1Man9GlcNAc2. The interaction of the mannose 6-phosphate receptor homologous domain present in the Cterminal of GIIβ and mannoses in the B and/or C arms of the glycans mediates N-glycan hydrolysis enhancement. We also found that the N-terminal GIIβ G2B domain is essential for GIIα-GIIβ interaction. Finally, we show that a decrease in the N-glycan mannose content significantly diminished in vivo GII-mediated deglucosylation but did not affect in vivo UGGT activity. This suggests that GII may be an in vivo regulator of misfolded and slow-folding glycoprotein permanence in the ER as these glycoproteins are characterized by a detectable ER mannosidase(s)-catalyzed N-glycan demannosylation and therefore, an increased possibility of displaying monoglucosylated structures able to interact with CNX or CRT for longer time periods is likely to occur.
Fil: Stigliano, Ivan Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.