Sweet but dangerous – the role of immunoglobulin G glycosylation in autoimmunity and inflammation

Abstract

Glycosylation is well-known to modulate the functional capabilities of immunoglobulin G (IgG)-mediated cellular and humoral responses. Indeed, highly sialylated and desialylated IgG is endowed with anti-and pro-inflammatory activities, respectively, whereas fully deglycosylated IgG is a rather lame duck, with no effector function besides toxin neutralization. Recently, several studies revealed the impact of different glycosylation patterns on the Fc part and Fab fragment of IgG in several autoimmune diseases, including systemic lupus erythematosus (SLE) and rheumatoid arthritis (RA). Here, we provide a synoptic update summarizing the most important aspects of antibody glycosylation, and the current progress in this field. We also discuss the therapeutic options generated by the modification of the glycosylation of IgG in a potential treatment for chronic inflammatory diseases. Lupus (2016) 25, 934-942.

Fundamental and Applied Lectinology: Contribution of Lviv Scientists (1972-2017) Dedicated to 75th Birth Anniversary of Maxym D. Lutsik – Lviv Lectinologists Team Founder

“…Білим (рис. 5) лектини використовува-лися для дослідження ролі поверхневих глі-канів відмираючих клітин у процесах їх усу-нення (ефероцитозу) системою макрофагів; змін поверхні клітин при загибелі та їхнього впливу на сусідні клітини, зокрема, імунної системи; ролі гліканів у забезпеченні взаємо-дії патогенів з клітинами господаря, зокрема, адгерентно-інвазивних бактерій E.coli з кліти-нами епітеліального ряду, а також імунними клітинами (нейтрофіли, моноцити) організму господаря; для дослідження процесів актива-ції нейтрофілів та утворення ними позаклітин-них нейтрофільних пасток, участі останніх у фізіологічних процесах захисту організму та при патологічних станах; впливу активації нейтрофілів на зміну гліканових компонентів оточуючих молекул, зокерма молекул імуно-глобулінів, задіяних у запальних процесах [151,154,159]. Були створені специфічні тва-ринні моделі для дослідження процесів запа-лення тканин та органів при імунних та автоі-мунних процесах, для оцінки імунної відповіді …”

Unique patterns of glycosylation in immunoglobulin subclass G4‐related disease and primary sclerosing cholangitis

“…Lower glycosylation results in a more pronounced immune response, although complete removal of the Fc sugar residues abrogates IgG activity. In contrast, enrichment of sialylation by therapeutic intravenous immunoglobulin (IVIg) can be utilized to ameliorate pro‐inflammatory effects …”

“…In contrast, enrichment of sialylation by therapeutic intravenous immunoglobulin (IVIg) can be utilized to ameliorate pro-inflammatory effects. 13 Whether a characteristic glycosylation pattern confers novel effector function of lgG4 antibodies and/or preferential recruitment and retention of IgG4-switched B cells into the affected tissue in patients with IgG4-RD is unknown. This is the first study to investigate Fc and Fab antibody glycosylation patterns in patients with IgG4-RD and investigate the relationship of disease activity, organ damage, and treatment with glycosylation status.…”

Freezing influences, the exposure of IgG glycans in sera from multiple sclerosis patients

“…N-glycan residues attached to Asn297 of the IgG molecule are responsible for changing its structural conformation and subsequently the affinity towards pro-and anti-inflammatory receptors on effector cells [4]. Glycans undergo modification in specific pathologies and are used as markers of many inflammatory and autoimmune disorders, e.g., IgG autoantibodies in SLE lack sialic acids, as reviewed in detail [5].…”

“…Primarily due to successful reports, by merely altering the glycan residue of an antibody its proinflammatory potential can be lessened or even turned into anti-inflammatory potential. It is the native glycan configuration that determines the recognition of the Fc region of IgG by cellular receptors and modulates the immune response [5], making it different to study with denaturating techniques like mass spectrometry or western blotting. Data from of solution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy demonstrated the glycan residues in the IgG molecule are highly mobile [8] with the ability to move, be bound by ligand and mimic other glycan residues [9].…”