Cracking the "Sugar Code": A Snapshot of N- and O-Glycosylation Pathways and Functions in Plants Cells
Creators
- 1. BOKU University
- 2. Agriculture and Food
- 3. La Trobe University
- 4. Zhejiang A & F University
- 5. Universidad Andrés Bello
- 6. Fundación Instituto Leloir
- 7. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 8. Millennium Institute for Integrative Biology
Description
Glycosylation is a fundamental co-translational and/or post-translational modification process where an attachment of sugars onto either proteins or lipids can alter their biological function, subcellular location and modulate the development and physiology of an organism. Glycosylation is not a template driven process and as such produces a vastly larger array of glycan structures through combinatorial use of enzymes and of repeated common scaffolds and as a consequence it provides a huge expansion of both the proteome and lipidome. While the essential role of N - and O -glycan modifications on mammalian glycoproteins is already well documented, we are just starting to decode their biological functions in plants. Although significant advances have been made in plant glycobiology in the last decades, there are still key challenges impeding progress in the field and, as such, holistic modern high throughput approaches may help to address these conceptual gaps. In this snapshot, we present an update of the most common O - and N -glycan structures present on plant glycoproteins as well as (1) the plant glycosyltransferases (GTs) and glycosyl hydrolases (GHs) responsible for their biosynthesis; (2) a summary of microorganism-derived GHs characterized to cleave specific glycosidic linkages; (3) a summary of the available tools ranging from monoclonal antibodies (mAbs), lectins to chemical probes for the detection of specific sugar moieties within these complex macromolecules; (4) selected examples of N - and O -glycoproteins as well as in their related GTs to illustrate the complexity on their mode of action in plant cell growth and stress responses processes, and finally (5) we present the carbohydrate microarray approach that could revolutionize the way in which unknown plant GTs and GHs are identified and their specificities characterized.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الترابط السكري هو عملية تعديل أساسية مشتركة بين الترجمة و/أو ما بعد الترجمة حيث يمكن أن يؤدي ارتباط السكريات بالبروتينات أو الدهون إلى تغيير وظيفتها البيولوجية وموقعها تحت الخلوي وتعديل تطور الكائن الحي وفسيولوجيته. إن المعالجة بالجليكوزيل ليست عملية مدفوعة بالقالب، وعلى هذا النحو تنتج مجموعة أكبر بكثير من هياكل الجليكان من خلال الاستخدام التوافقي للإنزيمات والسقالات المشتركة المتكررة، ونتيجة لذلك فهي توفر توسعًا كبيرًا لكل من البروتيوم والدهون. في حين أن الدور الأساسي لتعديلات N - و O - glycan على البروتينات السكرية للثدييات موثق جيدًا بالفعل، فقد بدأنا للتو في فك تشفير وظائفها البيولوجية في النباتات. على الرغم من إحراز تقدم كبير في البيولوجيا السكرية النباتية في العقود الماضية، لا تزال هناك تحديات رئيسية تعوق التقدم في هذا المجال، وعلى هذا النحو، قد تساعد الأساليب الحديثة الشاملة عالية الإنتاجية في معالجة هذه الفجوات المفاهيمية. في هذه اللقطة، نقدم تحديثًا لهياكل O - و N - glycan الأكثر شيوعًا الموجودة على البروتينات السكرية النباتية بالإضافة إلى (1) جليكوسيل ترانسفيراز النبات (GTs) وهيدرولاز الجليكوسيل (GHs) المسؤولة عن تخليقها الحيوي ؛ (2) ملخصًا لـ GHs المشتقة من الكائنات الحية الدقيقة والتي تتميز بشق روابط جليكوسيدية محددة ؛ (3) ملخصًا للأدوات المتاحة التي تتراوح بين الأجسام المضادة أحادية النسيلة (mAbs)، والليكتين إلى المجسات الكيميائية للكشف عن أجزاء محددة من السكر داخل هذه الجزيئات الكبيرة المعقدة ؛ (4) أمثلة مختارة من N - و O - glycoproteins وكذلك في GTs ذات الصلة لتوضيح التعقيد في طريقة عملها في عمليات نمو الخلايا النباتية واستجابات الإجهاد، وأخيرًا (5) نقدم نهج المصفوفة الدقيقة الكربوهيدرات التي يمكن أن تحدث ثورة في الطريقة التي يتم بها تحديد نباتات GT و GHs غير المعروفة وخصائصها.Translated Description (French)
La glycosylation est un processus fondamental de modification co-traductionnelle et/ou post-traductionnelle où une fixation de sucres sur des protéines ou des lipides peut modifier leur fonction biologique, leur emplacement subcellulaire et moduler le développement et la physiologie d'un organisme. La glycosylation n'est pas un processus guidé par un modèle et, en tant que tel, produit un éventail beaucoup plus large de structures de glycanes grâce à l'utilisation combinatoire d'enzymes et d'échafaudages communs répétés et, par conséquent, elle fournit une énorme expansion du protéome et du lipidome. Alors que le rôle essentiel des modifications des N - et O - glycannes sur les glycoprotéines de mammifères est déjà bien documenté, nous commençons tout juste à décoder leurs fonctions biologiques chez les plantes. Bien que des progrès significatifs aient été réalisés en glycobiologie végétale au cours des dernières décennies, il existe encore des défis clés qui entravent les progrès dans le domaine et, en tant que tels, des approches holistiques modernes à haut débit peuvent aider à combler ces lacunes conceptuelles. Dans cet instantané, nous présentons une mise à jour des structures O - et N -glycane les plus courantes présentes sur les glycoprotéines végétales ainsi que (1) les glycosyltransférases (GT) et les glycosyl hydrolases (GH) végétales responsables de leur biosynthèse ; (2) un résumé des GH dérivées de micro-organismes caractérisées pour cliver des liaisons glycosidiques spécifiques ; (3) un résumé des outils disponibles allant des anticorps monoclonaux (mAbs), des lectines aux sondes chimiques pour la détection de fractions sucrées spécifiques au sein de ces macromolécules complexes ; (4) des exemples sélectionnés de N - et O -glycoprotéines ainsi que dans leurs GT connexes pour illustrer la complexité de leur mode d'action dans les processus de croissance des cellules végétales et de réponses au stress, et enfin (5) nous présentons l'approche des microréseaux d'hydrates de carbone qui pourrait révolutionner la façon dont les GT et les GH végétales inconnues sont identifiées et leurs spécificités caractérisées.Translated Description (Spanish)
La glicosilación es un proceso fundamental de modificación cotraduccional y/o postraduccional en el que la unión de azúcares a proteínas o lípidos puede alterar su función biológica, su ubicación subcelular y modular el desarrollo y la fisiología de un organismo. La glicosilación no es un proceso impulsado por plantillas y, como tal, produce una matriz mucho mayor de estructuras de glicanos a través del uso combinatorio de enzimas y de andamios comunes repetidos y, como consecuencia, proporciona una gran expansión tanto del proteoma como del lipidoma. Si bien el papel esencial de las modificaciones de N- y O-glucanos en las glicoproteínas de mamíferos ya está bien documentado, apenas estamos comenzando a decodificar sus funciones biológicas en las plantas. Aunque se han logrado avances significativos en la glicobiología vegetal en las últimas décadas, todavía existen desafíos clave que impiden el progreso en el campo y, como tales, los enfoques holísticos modernos de alto rendimiento pueden ayudar a abordar estas brechas conceptuales. En esta instantánea, presentamos una actualización de las estructuras de O y N-glicano más comunes presentes en las glicoproteínas vegetales, así como (1) las glicosiltransferasas (GT) y las glicosil hidrolasas (GH) vegetales responsables de su biosíntesis; (2) un resumen de las GH derivadas de microorganismos caracterizadas por escindir enlaces glicosídicos específicos; (3) un resumen de las herramientas disponibles que van desde anticuerpos monoclonales (mAb), lectinas hasta sondas químicas para la detección de restos de azúcar específicos dentro de estas macromoléculas complejas; (4) ejemplos seleccionados de N y O-glicoproteínas, así como en sus GT relacionadas, para ilustrar la complejidad de su modo de acción en los procesos de crecimiento celular y respuesta al estrés de las plantas, y finalmente (5) presentamos el enfoque de micromatrices de carbohidratos que podría revolucionar la forma en que se identifican las GT y GH de plantas desconocidas y sus especificidades caracterizadas.Files
pdf.pdf
Files
(3.2 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:d6eaac9e57a6de858ab0dcde3a8a325d
|
3.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تكسير "كود السكر ": لقطة لمسارات ووظائف N - و O - Glycosylation في خلايا النباتات
- Translated title (French)
- Cracking the « Sugar Code » : A Snapshot of N- and O-Glycosylation Pathways and Functions in Plants Cells
- Translated title (Spanish)
- Descifrar el "Código del azúcar": una instantánea de las vías y funciones de N- y O-glicosilación en las células de las plantas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3131613439
- DOI
- 10.3389/fpls.2021.640919
References
- https://openalex.org/W125519049
- https://openalex.org/W1514118629
- https://openalex.org/W1556275512
- https://openalex.org/W1566080476
- https://openalex.org/W1576545350
- https://openalex.org/W1582894915
- https://openalex.org/W1912031838
- https://openalex.org/W1960053061
- https://openalex.org/W1966887838
- https://openalex.org/W1967681877
- https://openalex.org/W1969571467
- https://openalex.org/W1971195114
- https://openalex.org/W1977831908
- https://openalex.org/W1978915732
- https://openalex.org/W1979803040
- https://openalex.org/W1979962669
- https://openalex.org/W1981629037
- https://openalex.org/W1983194790
- https://openalex.org/W1985772868
- https://openalex.org/W1991602629
- https://openalex.org/W1992541661
- https://openalex.org/W1993037993
- https://openalex.org/W1993516675
- https://openalex.org/W1997831958
- https://openalex.org/W1997956087
- https://openalex.org/W2001396309
- https://openalex.org/W2002679044
- https://openalex.org/W2002969777
- https://openalex.org/W2005925493
- https://openalex.org/W2006660640
- https://openalex.org/W2007174430
- https://openalex.org/W2010115889
- https://openalex.org/W2011353210
- https://openalex.org/W2012763841
- https://openalex.org/W2013216017
- https://openalex.org/W2015020736
- https://openalex.org/W2015477391
- https://openalex.org/W2016181161
- https://openalex.org/W2016560094
- https://openalex.org/W2016788802
- https://openalex.org/W2017287702
- https://openalex.org/W2019970788
- https://openalex.org/W2020183384
- https://openalex.org/W2020584700
- https://openalex.org/W2021288806
- https://openalex.org/W2021440526
- https://openalex.org/W2023539159
- https://openalex.org/W2024923553
- https://openalex.org/W2028546109
- https://openalex.org/W2028769261
- https://openalex.org/W2030332025
- https://openalex.org/W2032923376
- https://openalex.org/W2034833602
- https://openalex.org/W2037083991
- https://openalex.org/W2037357013
- https://openalex.org/W2037851698
- https://openalex.org/W2040307553
- https://openalex.org/W2041465346
- https://openalex.org/W2043077278
- https://openalex.org/W2044217417
- https://openalex.org/W2046407819
- https://openalex.org/W2046902274
- https://openalex.org/W2048470673
- https://openalex.org/W2050093107
- https://openalex.org/W2056331077
- https://openalex.org/W2056858168
- https://openalex.org/W2057892597
- https://openalex.org/W2058064116
- https://openalex.org/W2058435360
- https://openalex.org/W2066667630
- https://openalex.org/W2067937046
- https://openalex.org/W2068478716
- https://openalex.org/W2069290654
- https://openalex.org/W2073354928
- https://openalex.org/W2074292619
- https://openalex.org/W2075498346
- https://openalex.org/W2076452068
- https://openalex.org/W2079445581
- https://openalex.org/W2079498387
- https://openalex.org/W2081525479
- https://openalex.org/W2082800246
- https://openalex.org/W2084154378
- https://openalex.org/W2084852964
- https://openalex.org/W2084895800
- https://openalex.org/W2085473339
- https://openalex.org/W2086487994
- https://openalex.org/W2087478985
- https://openalex.org/W2088497317
- https://openalex.org/W2090385059
- https://openalex.org/W2091009944
- https://openalex.org/W2092627407
- https://openalex.org/W2093159981
- https://openalex.org/W2096690181
- https://openalex.org/W2097682393
- https://openalex.org/W2102091298
- https://openalex.org/W2103456166
- https://openalex.org/W2105571215
- https://openalex.org/W2108567676
- https://openalex.org/W2108975135
- https://openalex.org/W2108979462
- https://openalex.org/W2109332336
- https://openalex.org/W2110031906
- https://openalex.org/W2110152889
- https://openalex.org/W2115019415
- https://openalex.org/W2116191957
- https://openalex.org/W2118185000
- https://openalex.org/W2119352038
- https://openalex.org/W2120644498
- https://openalex.org/W2121086927
- https://openalex.org/W2122559203
- https://openalex.org/W2124448231
- https://openalex.org/W2127824929
- https://openalex.org/W2127919078
- https://openalex.org/W2129355294
- https://openalex.org/W2130242517
- https://openalex.org/W2132104869
- https://openalex.org/W2133912554
- https://openalex.org/W2135931409
- https://openalex.org/W2136771564
- https://openalex.org/W2137059930
- https://openalex.org/W2137170484
- https://openalex.org/W2141944418
- https://openalex.org/W2142228442
- https://openalex.org/W2142690450
- https://openalex.org/W2142986647
- https://openalex.org/W2143164878
- https://openalex.org/W2143941673
- https://openalex.org/W2144362080
- https://openalex.org/W2145468405
- https://openalex.org/W2146207514
- https://openalex.org/W2147385428
- https://openalex.org/W2147776651
- https://openalex.org/W2152080491
- https://openalex.org/W2152331513
- https://openalex.org/W2153431925
- https://openalex.org/W2153572016
- https://openalex.org/W2158317619
- https://openalex.org/W2162879232
- https://openalex.org/W2165441079
- https://openalex.org/W2165764302
- https://openalex.org/W2166363259
- https://openalex.org/W2167876346
- https://openalex.org/W2168252164
- https://openalex.org/W2170650342
- https://openalex.org/W2181062065
- https://openalex.org/W2211913568
- https://openalex.org/W2227165695
- https://openalex.org/W2278794011
- https://openalex.org/W2279721272
- https://openalex.org/W2279824931
- https://openalex.org/W2280196703
- https://openalex.org/W2317506622
- https://openalex.org/W2319994537
- https://openalex.org/W2409476951
- https://openalex.org/W2411212042
- https://openalex.org/W2411979789
- https://openalex.org/W2439751674
- https://openalex.org/W2471271247
- https://openalex.org/W2489337678
- https://openalex.org/W2554552721
- https://openalex.org/W2559187261
- https://openalex.org/W2602730072
- https://openalex.org/W2604837274
- https://openalex.org/W2606338945
- https://openalex.org/W2609328382
- https://openalex.org/W2612260408
- https://openalex.org/W2730086696
- https://openalex.org/W2743825180
- https://openalex.org/W2754322247
- https://openalex.org/W2761805257
- https://openalex.org/W2773515242
- https://openalex.org/W2773711732
- https://openalex.org/W2774644591
- https://openalex.org/W2775038352
- https://openalex.org/W2775352107
- https://openalex.org/W2775954503
- https://openalex.org/W2780683716
- https://openalex.org/W278084986
- https://openalex.org/W2790549961
- https://openalex.org/W2802639262
- https://openalex.org/W2803491448
- https://openalex.org/W2886664579
- https://openalex.org/W2892353791
- https://openalex.org/W2897925715
- https://openalex.org/W2900634943
- https://openalex.org/W2902468164
- https://openalex.org/W2911353680
- https://openalex.org/W2919696997
- https://openalex.org/W2921325476
- https://openalex.org/W2955742855
- https://openalex.org/W2972980193
- https://openalex.org/W2982236109
- https://openalex.org/W2994646800
- https://openalex.org/W2999859865
- https://openalex.org/W3005549822
- https://openalex.org/W3012154187
- https://openalex.org/W3026015413
- https://openalex.org/W3027660666
- https://openalex.org/W3028281252
- https://openalex.org/W3030894757
- https://openalex.org/W3036168133
- https://openalex.org/W3036976562
- https://openalex.org/W3040250586
- https://openalex.org/W3048075192
- https://openalex.org/W3085758666
- https://openalex.org/W3111776834
- https://openalex.org/W4211219669
- https://openalex.org/W4244331995
- https://openalex.org/W4248522153
- https://openalex.org/W4255634803
- https://openalex.org/W4256178503
- https://openalex.org/W66185224