Glycosaminoglycans (GAGs) are an important class of carbohydrates that serve critical roles in blood clotting, tissue repair, cell migration and adhesion, and lubrication. The variable sulfation pattern and iduronate ring conformations in GAGs influence their polymeric structure and nature of interaction. This study characterizes several heparin-like GAG disaccharides and tetrasaccharides using NMR and molecular dynamics simulations to assist in the development of parameters for GAGs within the GLYCAM06 force field. The force field additions include parameters and charges for a transferable sulfate group for O- and N-sulfation, neutral (COOH) forms of iduronic and glucuronic acid, and Δ4,5-unsaturated uronate (ΔUA) residues. ΔUA residues frequently arise from the enzymatic digestion of heparin and heparin sulfate. Simulations of disaccharides containing ΔUA reveal that the presence of sulfation on this residue alters the relative populations of 1H2 and 2H1 ring conformations. Simulations of heparin tetrasaccharides containing N-sulfation in place of N-acetylation on glucosamine residues influence the ring conformations of adjacent iduronate residues.
Les glycosaminoglycanes (GAG) sont une classe importante d’hydrates de carbone qui jouent un rôle crucial dans la coagulation sanguine, la réparation des tissus, la migration et l’adhérence cellulaires, et la lubrification. La disposition variable des groupes sulfate et la conformation du cycle de l’iduronate des GAG influent sur leur structure polymérique et sur la nature des interactions. Dans la présente étude, nous caractérisons divers GAG disaccharidiques et tétrasaccharidiques semblables à l’héparine par RMN et modélisation de dynamique moléculaire en vue de contribuer à la détermination de paramètres pour les GAG dans le champ de force GLYCAM06. Les éléments additionnels au champ de force comprennent les paramètres et les charges associés à un groupe sulfate transférable lors de la O-sulfatation et de la N-sulfatation, les formes neutres (COOH) des acides iduronique et glucuronique et les résidus uronate Δ4,5-insaturés (ΔUA). Des résidus ΔUA sont souvent formés lors de la digestion enzymatique de l’héparine et du sulfate d’héparine. Des modélisations de disaccharides contenant des ΔUA révèlent que la présence de groupes sulfate sur ces résidus modifie les populations relatives des conformations de cycle 1H2 et 2H1. Les modelisations de tétrasaccharides à base d’héparine présentant une N-sulfatation au lieu d’une N-acétylation des résidus glucosamine influent sur les conformations de cycle des résidus iduronate adjacents. [Traduit par la Rédaction].
Keywords: GLYCAM; création d’un champ de force; force field development; glycosaminoglycanes; glycosaminoglycans; heparin; héparine.