Glicosilfosfatidilinositol

Image 1. Estructura del anclaje GPI.

El glicosilfosfatidilinositol (GPI) és un glucolípido que s'unix de forma covalente a l'extrem carboxil terminal d'una proteïna per mig d'una modificació postraduccional d'esta. Dita unió es forma en el lumen (interior) del retícul endoplasmático.

Generalment, està format per un grup fosfatidilinositol (dos àcit grassos units a un glicerol que a la seua volta està unit a un grup fosfoinositol), manosas i una glucosamina que s'unirà al extrem C-terminal d'un aminoàcit de la proteïna. Els dos àcit grassos del grup fosfatidilinositol ancoraren la proteïna a la membrana celular.

Com a moltes atres, les proteïnes que s'uniran a el GPI contenen un péptido senyal, que les conduïx al retícul endoplasmático. Els aminoàcits propencs a l'extrem C-terminal són molt hidrofòbics i, quan la proteïna s'ha sintetisat completament, permaneixen insertats en la membrana del retícul endoplasmático. Per mig d'enzimes, este extrem hidrofòbic és escindit i substituït pel anclaje GPI (prèviament sintetisat en el mateix RE): l'extrem C-terminal de la proteïna s'unirà al grup amino de la glucosamina de el GPI.

Posteriorment, la proteïna en el anclaje GPI és transportada per mig de transport vesicular al aparat de Golgi, i finalment a la membrana celular a on permaneixerà unida a la monocapa extracelular.

Un malfuncionamiento de el GPI pot provocar patologies com la hemoglobinuria paroxística nocturna entre atres malalties.

Antecedents i descobriment

Els anclajes de proteïna fosfatidilinositol es varen postular per primera volta durant la década de 1970 basant-se en la capacitat de certes enzimes bacterianes específiques, tals com la fosfatasa-alcalina i la 5'-nucleotidasa, per a lliberar proteïnes a partir de la membrana plasmática de les cèlules dels mamífers.

Cap a 1985, els primers indicis de l'existència d'este tipo de anclajes varen ser revelats en distints estudis en els que es va investigar sobre la composició i l'estructura de molècules com la acetilcolinesterasa del peix Torpedo californica, la acetilcolinesterasa d'eritrocits humans i vacuns, el Thy-1 en rates, i la proteïna VSG (Variant Surface Glycoprotein) del Trypanosoma brucei, paràsit responsable de la malaltia del somi.

Finalment, en 1988, es varen obtindre les primeres estructures GPI completes, concretament la de la proteïna VSG del Trypanosoma brucei i la del Thy-1 de rata.

Biosíntesis

La biosíntesis dels anclajes GPI es dona en gran part en el retícul endoplasmático (tant en la seua membrana com en el lumen) i en menor part en l'aparat de Golgi.

Esta biosíntesis és iniciada en la cara citoplasmàtica de la membrana del retícul endoplasmático en la transferència de la N-acetilglucosamina d'UDP-GlcNAc a un fosfoinositol (una de les parts principals de la molècula de GPI) gràcies a una glicosiltranferasa. D'esta transferència es forma GlcNAc-P. Seguidament el GlcNAc-P sofrix una N-deacetilación i es forma GlcN-PI.

En este punt la molècula seguix la seua síntesis en el lumen del retícul endoplasmático a on es dona una acilación del grup inositol, alguns estudis han sugerit que el donant d'este grup acil és la acil coenzima A. Aparte, i de nou en la cara citosólica de la membrana del retícul endoplasmático, se sintetisa dolicol-fosfat-manosa que donará les manosas a la molècula de GPI.

Seguidament les dos primeres manosas són transferides a la molècula des del dolicol-fosfat-manosa i s'afig una fosfatoetanolamina a la primera manosa. Seguidament s'afig una tercera manosa i en segons quines espècies una quarta i s'acaba afegint una fosfatoetanolamina a la segona i tercera manosas.

Una volta el GPI està sintetisat, este s'unix a una proteïna prèviament sintetisada per l'extrem C-terminal. Esta proteïna a la que s'unix el GPI deu tindre tres característiques bàsiques:

- Posseir una senyal peptídica que li faça entrar en el lumen del retícul endoplasmático.

- Posseir una senyal peptídica en l'extrem C-terminal que l'una a la membrana del retícul endoplasmático mentres el ancoraje GPI s'unix.

- Posseir un triplet d'aminoàcits que permeta l'unió de el GPI.

L'unió entre la proteïna i el GPI es dona a través d'una reacció de transamidación, en la que la proteïna s'unix a el GPI pel grup amino de la fosfatoetanolamina , ademés es lleva la senyal indicada com a segona característica essencial de la proteïna per a unir-se a el GPI.

En este moment, el GPI pot sofrir alguns canvis que no sempre es donen, com l'adició d'una nova manosa, la deacilación del inositol o canvis en els àcit grassos del fosfatidilinositol.

Una volta proteïna i GPI ya estan units, s'inicia el transport d'estos a la membrana celular per mig de transport vesicular, passant primer per l'aparat de Golgi a on es donen uns últims canvis per a poder adaptar al ancoraje GPI al microdominio destí (habitualment basses lipídicas). Una volta aplega a la membrana, s'unix a esta quedant el GPI en la cara extracelular.