Журнал гликомики и липидомики
Открытый доступ

Абстрактный

Гликозилированный рибосомальный белок S3, секретируемый различными раковыми клетками, является возможным биомаркером рака.

Джун Ким

Рибосомный белок S3 (rpS3) является подлинным компонентом малой субъединицы рибосомы 40S. Однако он был известен как универсальный белок с множеством других внерибосомных функций в апоптозе, контроле клеточного цикла, репарации ДНК и т. д. Он обладает активностью эндонуклеазы репарации ДНК, которая связана с различными видами рака. Недавно мы обнаружили, что этот белок образует димер и секретируется после N-гликозилирования. Он секретируется только различными раковыми клетками, но не нормальными клетками. Мы также подтвердили, что rpS3 секретируется больше в среду, когда раковые клетки более инвазивны. Путь секреции оказался стандартным путем, зависимым от ER-Golgi. В настоящее время мы разрабатываем различные антитела против rpS3, которые могут быть использованы в качестве полезных реагентов для будущих биомаркеров рака.

Рибосомный белок S3 (rpS3) — это 243-аминокислотный компонент малой субъединицы рибосомы 40S. Он выполняет множество функций в трансляции и внерибосомных функциях, таких как апоптоз и репарация ДНК. RpS3 секретируется только в линиях раковых клеток. В настоящее время масс-спектрометрический анализ показал, что rpS3 гликозилирован по остатку Asn165. Точечная мутация в этом остатке снизила секрецию rpS3 в линиях раковых клеток. Секреция также ингибировалась ингибитором транспорта эндоплазматического ретикулума (ЭР)-Гольджи Брефельдином А и Туникамицином, ингибитором N-связанного гликозилирования. Было подтверждено, что N-связанное гликозилирование rpS3 необходимо для секреции rpS3 в культуральную среду через путь, зависимый от ЭР-Гольджи. RpS3 связался с конканавалином А, углеводсвязывающим лектиновым белком, в то время как обработка пептид-N-гликозидазой F сместила секретируемый rpS3 в полосу с более низкой молекулярной массой. Кроме того, мутант N165G rpS3 продемонстрировал сниженную секрецию по сравнению с диким типом. Анализ  связывания in vitro  выявил образование гомодимера rpS3 через N-концевую область (rpS3:1–85) и среднюю область (rpS3:95–158). Результаты показывают, что остаток Asn 165 rpS3 является критическим сайтом для N-связанного гликозилирования и прохождения через путь секреции ER-Golgi.

Рибосомный белок S3 (rpS3/ RPS3 /Ribosomal Protein S3) является составной частью 40 S рибосомной малой субъединицы, которая функционирует в трансляции. Внерибосомные функции включают репарацию ДНК, апоптоз и регуляцию транскрипции. RpS3 взаимодействует с nm23-H1, который действует как супрессор метастазирования в некоторых опухолях человека и предотвращает инвазивный потенциал в клетках HT1080. Кроме того, rpS3 является

сверхэкспрессируется в клетках колоректального рака, что позволяет предположить, что уровень rpS3 может быть связан с опухолеобразованием. Предыдущее исследование показало, что rpS3 секретируется во внеклеточную среду в димерной форме. Уровень секреции rpS3 был значительно повышен в высокозлокачественных клетках по сравнению с нормальными родительскими клетками. Это позволяет предположить, что секретируемый rpS3 может быть предполагаемым маркером злокачественных опухолей.

Около 10% всех белков человека являются секреторными белками. К ним относятся цитокины, гормоны, пищеварительные ферменты и иммуноглобулины. Их различные функции включают иммунную защиту, межклеточную коммуникацию, морфогенез, ангиогенез, апоптоз и клеточную дифференцировку. Большинство секреторных белков с аминоконцами или внутренними сигнальными последовательностями нацелены на поверхность клетки или внеклеточное пространство. Сигнальная последовательность распознается с помощью белка распознавания сигнала (SRP) и расщепляется, как только белок попадает в эндоплазматический ретикулум (ЭР). Вновь синтезированные белки выходят из ЭР и покрываются комплексом II белка оболочки, содержащим груз (COPII/SEC23A), который направляет их для транспортировки в аппарат Гольджи, где они модифицируются, обрабатываются, сортируются и отправляются к месту назначения. После прохождения через аппарат Гольджи секреторные белки сортируются и упаковываются в промежуточные продукты пост-Гольджи-транспорта, которые перемещаются к плазматической мембране и сливаются с поверхностью клетки.

Посттрансляционные модификации распространены в эукариотических секретируемых белках. Гликозилирование белков, одна из наиболее распространенных посттрансляционных модификаций во всех организмах, относится к присоединению сахаридных фрагментов к белкам. Гликозилирование участвует в сворачивании белков, взаимодействии, стабильности, подвижности, клеточной адгезии и передаче сигнала. Гликаны секретируемых белков важны для секреции белков, поскольку они влияют на сворачивание белков, предоставляют лиганды для шаперонов лектина, способствуют контролю качества в ЭР и опосредуют транзит и селективное нацеливание белков на протяжении всего секреторного пути. Два основных типа гликозилирования — это N-связанное и O-связанное гликозилирование. Гликаны присоединяются к полипептидным структурам посредством амидных связей с боковыми цепями аспарагина (Asn), тогда как гликозидные связи возникают с боковыми цепями серина/треонина (Ser/Thr), гидроксилизина или тирозина (Tyr), причем последний включает О-гликозилирование.

Примерно половина всех белков человека являются гликопротеинами, большинство из которых содержат  структуры  N- гликанов. N -гликаны изначально синтезируются как липидно-связанные олигосахариды-предшественники и переносятся от липидно-связанных олигосахаридов к выбранным остаткам Asn полипептидов, которые вошли в просвет ЭР. Эукариотические организмы обычно используют многосубъединичную олигосахарилтрансферазу на люменальной стороне мембраны ЭР для катализа переноса гликана к акцепторным пептидным последовательностям, которые состоят из трипептида Asn-X-(Ser/Thr) (и реже из Asn-X-цистеина (Cys) и других нестандартных последовательностей), где X может быть любой аминокислотой, за исключением пролина. Олигосахарилтрансфераза облегчает образование N-гликозидной связи между амидом боковой цепи Asn и олигосахаридом. Почти все гликаны гликопротеинов подвергаются обрезке и удлинению по мере прохождения через аппарат Гольджи.

Настоящее исследование демонстрирует, что rpS3 секретируется в среду клеточной культуры через ER-Golgi-зависимый путь. Секреция, обнаруженная с помощью анализа ELISA, может быть использована в качестве индикатора злокачественности раковых клеток  in vitro . Также показано, что N-связанное гликозилирование важно для секреции rpS3 и что Asn165 является местом N-гликозилирования, что подтверждено жидкостной хроматографией-тандемной масс-спектрометрией (LC-MS/MS) и направленным мутагенезом. Наконец, rpS3 образует гомодимер посредством взаимодействия средней и N-концевой областей.

Биография :

Профессор Джун Ким получил степень бакалавра и магистра наук в Сеульском национальном университете, степень доктора наук в области биохимии в Калифорнийском университете в Беркли и постдокторантуру в Гарвардской медицинской школе. Он является профессором в Отделении наук о жизни и директором Центра радиационной безопасности и управления в Корейском университете, Сеул, Корея. Он опубликовал более 160 статей в известных журналах.