Biochemie und Pathobiochemie: Heparansulfat-Stoffwechsel

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Biosynthese des Polysaccharidgerüsts

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-Ser-R
UDP-N-Acetyl-D-Glucosamin UDP				α-N-Acetylglucosaminyl- transferase I	2.4.1.223	Tr
GlcNAcα1-4GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-Ser-R
UDP-D-Glucuronat UDP				Heparan- Glucuronyltransferase II	2.4.1.225	Tr
GlcAβ1-4GlcNAcα1-4GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-Ser-R
UDP-N-Acetyl-D-Glucosamin UDP				α-N-Acetylglucosaminyl- transferase II	2.4.1.224	Tr
GlcNAcα1-4GlcAβ1-4GlcNAcα1-4GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-Ser-R
	...
GlcNAcα1-[4GlcAβ1-4GlcNAcα1]n-4GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-Ser-R
m H2O, m PAPS m Acetat, m PAP				N-Deacetylase	3.1.1.-	Hyd
				N-Sulfotransferase	2.8.2.- 2.8.2.8	Tr
GlcNAcα1-[4GlcAβ1-4GlcN(2S)α1]n-4GlcAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xylβ1-Ser-R

Die Struktur der Kohlenhydratkette ähnelt der von Chondroitinsulfat, wobei N-Acetyl-D-Galactosamin (GalNAc) durch N-Acetyl-D-Glucosamin (GlcNAc) ersetzt ist und die entsprechende Bindung zum D-Glucuronat (GlcA) nun α(1->4) ist statt β(1->4).

Sulfatierung und Modifikation der Disaccharid-Einheiten

Anders als beim Chondroitinsulfat wird das N-Acetyl-D-Glucosamin nun vielfach zum D-Glucosamin deacetyliert und die Aminogruppe mit Hilfe von 3'-Phosphoadenylylsulfat (PAPS) sulfatiert, so dass N-Sulfoglucosamin entsteht (s.o.).

Wiederum wie beim Chondroitinsulfat werden die Disaccharid-Einheiten dann verschiedentlich mit weiteren Schwefelgruppen versehen und D-Glucuronat teilweise zu L-Iduronat epimerisiert.

Übersicht über verschiedene Modifikationsmöglichkeiten und die Syntheseenzyme:

Formel	Co	Enzym	EC	EG	Erkr.
R-[4IdoAβ1-4GlcN(2S,6S)α1]-R	NAD	Heparosan-N-sulfat-glucuronat-5-Epimerase	5.1.3.17	Iso
		Heparansulfat-6-O-Sulfotransferase 1 oder 3 (HS6ST1, HS6ST3)	2.8.2.-	Tr
R-[4IdoA(2S)β1-4GlcN(2S,6S)α1]-R	NAD	Heparosan-N-sulfat-glucuronat-5-Epimerase	5.1.3.17	Iso
		Heparansulfat-6-O-Sulfotransferase 1 oder 3 (HS6ST1, HS6ST3)	2.8.2.-	Tr
		Heparansulfat-2-O-Sulfotransferase (HS2ST1)	2.8.2.-	Tr
R-[4IdoA(2S)β1-4GlcN(2S,3S)α1]-R	NAD	Heparosan-N-sulfat-glucuronat-5-Epimerase	5.1.3.17	Iso
		Heparansulfat(-Glucosamin)-3-O-Sulfotransferase 2 (HS3ST2)	2.8.2.29	Tr
		Heparansulfat-2-O-Sulfotransferase 1 (HS2ST1)	2.8.2.-	Tr
R-[4IdoA(2S)β1-4GlcN(3S)α1]-R	NAD	Heparosan-N-sulfat-glucuronat-5-Epimerase	5.1.3.17	Iso
		Heparansulfat(-Glucosamin)-3-O-Sulfotransferase 3 (HS3ST3)	2.8.2.30	Tr
		Heparansulfat-2-O-Sulfotransferase 1 (HS2ST1)	2.8.2.-	Tr
R-[4GlcA(2S)β1-4GlcN(2S)α1]-R		Heparansulfat-2-O-Sulfotransferase 1 (HS2ST1)	2.8.2.-	Tr
R-[4GlcAβ1-4GlcN(2S,3S,6S)α1]-R		Heparansulfat(-Glucosamin)-3-O-Sulfotransferase 1 (HS3ST1)	2.8.2.23	Tr
		Heparansulfat-6-O-Sulfotransferase 2 (HS6ST2)	2.8.2.-	Tr
		Heparansulfat-6-O-Sulfotransferase 3 (HS6ST3)	2.8.2.-	Tr
R-[4GlcA(2S)β1-4GlcN(2S)α1]-R		Heparansulfat-2-O-Sulfotransferase 1 (HS2ST1)	2.8.2.-	Tr
R-[4GlcAβ1-4GlcN(2S,6S)α1]-R		Heparansulfat-6-O-Sulfotransferase 2 (HS6ST2)	2.8.2.-	Tr
		Heparansulfat-6-O-Sulfotransferase 3 (HS6ST3)	2.8.2.-	Tr
R-[4GlcA(2S)β1-4GlcN(2S,3S)α1]-R		Heparansulfat(-Glucosamin)-3-O-Sulfotransferase 2 (HS3ST2)	2.8.2.29	Tr
		Heparansulfat-2-O-Sulfotransferase 1 (HS2ST1)	2.8.2.-	Tr

Farbcode Monosaccharide:

Glc (D-Glucose)

Gal (D-Galactose)

Xyl (D-Xylose)

Man (D-Mannose)

Fuc (L-Fucose)

GlcA (D-Glucuronat)

IdoA (L-Iduronat)

GalNAc (N-Acetyl-D-Galactosamin)

GlcNAc (N-Acetyl-D-Glucosamin)

GlcN (D-Glucosamin)

Neu5NAc (N-Acetylneuraminsäure)

Abbau

Siehe im Kapitel Abbau der Glycosaminoglycane.

Weblinks

• KEGG: Heparan sulfate biosynthesis - Homo sapiens (human)

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