Role of O-linked N-acetylglucosamine (O-GLCNAC) in the influx and reuptake of calcium in rat aorta

Abstract

Este estudio tuvo como objetivo evaluar si los altos niveles de O-glicosilación con N-acetil-glucosamina (O-GlcNAc) impactan el flujo de calcio intracelular (Ca2+) mediante complejo de moléculas interactuantes estromales1 (STIM) y Orai1 (STIM1/Orai1), así como por la recaptación de calcio mediante Ca2+-ATPasa del retículo sarcoplásmico-endoplásmico (SERCA). Aortas de ratas Wistar macho se incubaron con PugNAc [100 μM] o vehículo durante 24 h. Respuestas contráctiles inducidas por el influjo de Ca2+ y liberación de Ca2+ de los almacenes intracelulares se realizaron en presencia o ausencia de inhibidores de los canales de Ca2+ activados por la liberación de Ca2+ (CRAC) [2-APB y Gd3+ (100 μM)] e inhibidor de SERCA [Tapsigargina (1 μM)]. La expresión de proteínas se realizó mediante transferencia Western. Aortas incubadas con PugNAc mostraron un aumento en la O-GlcNAc y un aumento en la vasoconstricción inducida por fenilefrina. Las respuestas contráctiles durante la entrada de Ca2+ aumentaron, pero los inhibidores del canal CRAC eliminó este efecto. Thapsigargin aumentó la vasoconstricción durante el recaptación de Ca2+ en todos los grupos experimentales. El grupo PugNAc demostró un aumento en la contracción estimulada por la cafeína y la incubación simultánea con inhibidores del canal CRAC también eliminó este efecto. No se observaron diferencias en la expresión de Orai1, pero sí un aumento en la expresión de STIM1 y SERCA. Nuestros resultados indican que la hipercontractilidad mediada por O-GlcNAc se asocia con la activación de STIM1 y una mayor liberación de Ca2+ intracelular, así como una mayor recaptación de Ca2+ mediante SERCA. Palabras clave: Glicosilación; Calcio intracelular; O-GlcNAc. Vasculatura.

This study aimed to evaluate whether high levels of O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) impact intracellular calcium (Ca2+) handling via stromal interaction molecules1 and Orai1 complex (STIM1/Orai1), as well as the sarco-endoplasmic reticulum Ca2+ ATPase (SERCA) pump. Aortas from male Wistar rats were incubated with PugNAc [100 μM] or vehicle, for 24 h. Contractile responses induced by Ca2+-influx and Ca2+-release from intracellular stores were performed in the presence or absence of CRAC channel inhibitors [2-APB and Gd3+ (100 μM)], and SERCA inhibitor [Thapsigargin (1 μM)]. Western blotting was performed for protein expressions. Aortas incubated with PugNAc increase vascular O-GlcNAc-proteins expression and elevated phenylephrine-induced vasoconstriction. Contractile responses during the Ca2+-influx were increased in PugNAc group, but previous incubation with CRAC channel inhibitors abolished this effect. Thapsigargin incubation increased vasoconstriction during the Ca2+-loading period in all experimental groups. PugNAc group demonstrated increased caffeine-stimulated contraction, and simultaneous incubation with CRAC channel inhibitors also abolished this effect. No differences in Orai1 protein expression were observed, but overexpressing O-GlcNAc displayed increased STIM1 and SERCA levels. Our results indicate that O-GlcNAc-mediated hypercontractility is associated with intracellular Ca2+ handling modulation, impacting Ca2+-influx via STIM1/ORAI1, and Ca+2 reuptake via SERCA pump.