La glycosylation des protéines est l’une des modifications post-traductionnelles les plus importantes pouvant être exploitées pour améliorer divers aspects des protéines thérapeutiques et des enzymes industrielles. Différents types de glycosylation ont divers effets sur les propriétés et les fonctions des protéines, et une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents peut fournir des indications précieuses pour la glyco-ingénierie rationnelle des protéines.
Récemment, des chercheurs de l’Institut de Qingdao de bioénergie et de technologie des bioprocédés (QIBEBT) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) et leurs collaborateurs ont révélé pourquoi la S-glycosylation ne peut pas imiter de manière adéquate le rôle de la O-glycosylation naturelle, et ils ont souligné le rôle central de la liaison glycosidique dans la formation de la fonction de glycosylation.
Les résultats ont été publiés dans le Journal international des macromolécules biologiques.
Dans la O-glycosylation, le glycane est lié à l’atome d’oxygène (O) d’une chaîne latérale Ser ou Thr. Lors de la S-glycosylation, le glycane est lié à l’atome de soufre (S) de la chaîne latérale Cys.
L’utilisation de la S-glycosylation en remplacement de la O-glycosylation plus courante peut améliorer la résistance des glycanes à l’hydrolyse chimique et à la dégradation enzymatique. Ces deux types de glycosylation exercent des effets distincts sur les propriétés et les fonctions des protéines.
Pour élucider la base moléculaire derrière les différences observées, les chercheurs ont mené une analyse systématique de diverses formes glycosylées d’une glycoprotéine modèle, le module de liaison aux glucides (CBM) de Trichoderma reesei, en utilisant la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire et des simulations de dynamique moléculaire.
Les résultats ont montré que le glycosyle lié au S présentait une flexibilité nettement plus grande par rapport au fragment glycane correspondant dans la O-glycosylation. En conséquence, les interactions glycane-peptide ont été affaiblies, conduisant à une réduction significative des effets de stabilisation et de liaison au substrat comme celui de la O-glycosylation.
En outre, ils ont révélé que la capacité altérée de liaison hydrogène entre le glycane et le polypeptide était la principale raison de la flexibilité différente entre la S- et la O-glycosylation, ce qui pourrait affecter l’impact de la glycosylation sur l’affinité de liaison du CBM à son substrat en modifiant la enthalpie et entropie du processus de liaison. De plus, ils ont déterminé le mécanisme structurel et dynamique de l’impact du deuxième glycosyle sur les protéines.
« Notre étude révèle des différences structurelles et dynamiques distinctes entre la O- et la S-glycosylation, et ces différences peuvent conduire à des altérations significatives des effets de la glycosylation », a déclaré le professeur Feng Yingang, auteur co-correspondant de l’étude. « La prudence est impérative lors du changement de type de glycosylation dans la glyco-ingénierie des protéines. »
Plus d’information:
Chao Chen et al, Aperçu structurel des raisons pour lesquelles la glycosylation liée au S ne peut pas imiter de manière adéquate le rôle de la O-glycosylation naturelle, Journal international des macromolécules biologiques (2023). DOI : 10.1016/j.ijbiomac.2023.126649