O-グリコシルトランスフェラーゼのレクチンドメインの差動スプライシングは、ペプチドと糖ペプチドの両方の嗜好性を調節する

Differential splicing of the lectin domain of an O-glycosyltransferase modulates both peptide and glycopeptide preferences.

• Carolyn May
• Suena Ji
• Zulfeqhar A Syed
• Leslie Revoredo
• Earnest James Paul Daniel
• Thomas A Gerken
• Lawrence A Tabak
• Nadine L Samara
• Kelly G Ten Hagen

抄録

ムチン型O-グリコシル化は、タンパク質の分泌、細胞外マトリックスの形成、器官の成長に必要な必須の翻訳後修飾です。O-グリコシル化は、タンパク質基質中のセリンまたはスレオニンの水酸基へのN-アセチルガラクトサミン（GalNAc）の付加を触媒する酵素の大規模なファミリー（哺乳類ではGALNTs、ショウジョウバエではPGANTs）によって開始されます。これらの酵素は、2つの機能ドメイン、すなわち、触媒ドメインと、α、β、γと呼ばれる3つの潜在的なGalNAc認識リピートからなるC末端リシン様レクチンドメインを含んでいます。触媒ドメインは、ドナー基質とアクセプター基質を結合し、GalNAcの移動を触媒する役割を果たし、レクチンドメインは、以前にグリコシル化された基質上のより遠くに存在するGalNAcを認識する。これまでに、レクチンドメインのαリピートが荷電ペプチドの嗜好性に影響を与えるという新しい役割を実証してきた。本研究では、PGANT9AとPGANT9BのO-グリコシルトランスフェラーゼのαリピートが、どのようにして内因性基質に対する異なる選好性を与えるのかを明らかにした。生化学的解析と好ましい基質を用いたインシリコモデリングにより、αリピート内の荷電残基と触媒ドメインの柔軟なゲーティングループ内の荷電残基の組み合わせが、各スプライスバリアントのペプチド基質選択性に明確に影響を与えることを発見した。さらに、PGANT9AとPGANT9Bもまた、ユニークな糖ペプチドの嗜好性を示しています。これらのデータは、非触媒レクチン ドメイン内の変更がどのようにペプチドと糖ペプチド基質の両方の認識を変更することができることを示しています。全体的に、我々 の結果は、機能ドメインの特定のサブ領域内の代替スプライシングを介して O-グリコシルトランスフェラーゼの基質嗜好性を調節するための新しいメカニズムを明らかにします。

Mucin-type O-glycosylation is an essential post-translational modification required for protein secretion, extracellular matrix formation and organ growth. O-glycosylation is initiated by a large family of enzymes (GALNTs in mammals and PGANTs in Drosophila) that catalyze the addition of N-acetylgalactosamine (GalNAc) onto the hydroxyl groups of serines or threonines in protein substrates. These enzymes contain 2 functional domains; a catalytic domain and a C-terminal ricin-like lectin domain comprised of 3 potential GalNAc recognition repeats termed α, β and γ. The catalytic domain is responsible for binding donor and acceptor substrates and catalyzing transfer of GalNAc, while the lectin domain recognizes more distant extant GalNAc on previously glycosylated substrates. We previously demonstrated a novel role for the α repeat of lectin domain in influencing charged peptide preferences. Here, we further interrogate how the differentially spliced α repeat of the PGANT9A and PGANT9B O-glycosyltransferases confers distinct preferences for a variety of endogenous substrates. Through biochemical analyses and in silico modeling using preferred substrates, we find that a combination of charged residues within the α repeat and charged residues in the flexible gating loop of the catalytic domain distinctively influence the peptide substrate preferences of each splice variant. Moreover, PGANT9A and PGANT9B also display unique glycopeptide preferences. These data illustrate how changes within the non-catalytic lectin domain can alter the recognition of both peptide and glycopeptide substrates. Overall, our results elucidate a novel mechanism for modulating substrate preferences of O-glycosyltransferases via alternative splicing within specific subregions of functional domains.

Published under license by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.