Le sulfate de chondroïtine (SC) est un long polysaccharide hautement sulfaté présent à la surface cellulaire et dans la matrice extracellulaire. Il joue un rôle important dans de nombreux processus biologiques, notamment la signalisation cellulaire et la morphogenèse. L’étape d’élongation de la chaîne, au cours de laquelle le squelette polysaccharide est généré, est une étape critique de la biosynthèse du SC. Quatre protéines synthases du sulfate de chondroïtine (CHSY1, CHSY3, CHPF et CHPF2) ont été précédemment identifiées chez l’humain. Cependant, leurs rôles individuels et leurs mécanismes coopératifs dans la polymérisation des chaînes de SC sont restés flous.
Dans cette étude, publiée dans Nature Communications, des chercheurs du groupe SAGAG ont identifié quatre complexes hétérodimériques catalysant la polymérisation des chaînes de SC chez l’humain : CHSY1–CHPF, CHSY1–CHPF2, CHSY3–CHPF et CHSY3–CHPF2. L’équipe a purifié de manière recombinante les quatre complexes enzymatiques et a démontré qu’ils pouvaient catalyser la polymérisation des chaînes. Grâce à la cryo-microscopie électronique, les chercheurs ont déterminé une structure à haute résolution du complexe CHSY3–CHPF, révélant son architecture tridimensionnelle et l’organisation spatiale de ses domaines catalytiques.
Ensuite, l’équipe a généré des complexes mutés CHSY3–CHPF, chacun portant des substitutions d’acides aminés uniques au niveau des sites catalytiques putatifs. À l’aide d’essais fonctionnels, ils ont démontré que le domaine N-terminal de CHSY3 catalyse le transfert de l’acide glucuronique, tandis que le domaine C-terminal est responsable du transfert de la N-acétylgalactosamine. De manière surprenante, CHPF ne présente aucune activité catalytique. Des essais cellulaires utilisant des lignées cellulaires humaines à double knockout CRISPR/Cas9 ont confirmé que seules CHSY1 et CHSY3 possèdent une activité glycosyltransférase bifonctionnelle, tandis que CHPF et CHPF2 sont essentiels à la formation et à la stabilité des complexes.
Sur la base de l’agencement spatial des sites catalytiques, les auteurs proposent que la polymérisation des chaînes de SC suive un mécanisme non processif et distributif. Ces résultats soutiennent un modèle moléculaire de l’élongation des chaînes de SC, qui pourrait faciliter le développement futur de médicaments modulant les niveaux de SC pour le traitement de maladies telles que le cancer.
Structural basis for human chondroitin sulfate chain polymerization. Dutta P, Cordeiro RL, Friedel-Arboleas M, Bourgeais M, Vallet SD, Weber M, Molinas M, Shu H, Grønset MNN, Miller RL, Boeri Erba E, Wild R. Nat Commun. 2025 Nov 26 ;16(1):11663.
Contact : Rebekka Wild, chercheuse CNRS du groupe Structure et Activité des Glycosaminoglycanes (IBS/SAGAG)