Chapter 81
Biological Roles of Heparan Sulfate Proteoglycans
Ofer Reizes,
Pyong Woo Park,
Merton Bernfield,
Ofer Reizes
Search for more papers by this authorPyong Woo Park
Search for more papers by this authorMerton Bernfield
Search for more papers by this authorOfer Reizes,
Pyong Woo Park,
Merton Bernfield,
Ofer Reizes
Search for more papers by this authorPyong Woo Park
Search for more papers by this authorMerton Bernfield
Search for more papers by this authorProf. Dr. Beat Ernst,
Prof. Dr. Gerald W. Hart,
Prof. Dr. Pierre Sinaý,
Prof. Dr. Beat Ernst
Institut für Molekulare Pharmazie, Universität Basel, Klingenbergstrasse 50, 4051 Basel, Switzerland
Search for more papers by this authorProf. Dr. Gerald W. Hart
Dept. of Biological Chemistry, Johns Hopkins University School of Medicine, 725 N. Wolf St. Rm., 401 Hunterian Baltimore, MD 21205-2185, USA
Search for more papers by this authorProf. Dr. Pierre Sinaý
Dept. de Chimie, URA 1686, Ecole Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05, France
Search for more papers by this authorBook Author(s):Prof. Dr. Beat Ernst,
Prof. Dr. Gerald W. Hart,
Prof. Dr. Pierre Sinaý,
Prof. Dr. Beat Ernst
Institut für Molekulare Pharmazie, Universität Basel, Klingenbergstrasse 50, 4051 Basel, Switzerland
Search for more papers by this authorProf. Dr. Gerald W. Hart
Dept. of Biological Chemistry, Johns Hopkins University School of Medicine, 725 N. Wolf St. Rm., 401 Hunterian Baltimore, MD 21205-2185, USA
Search for more papers by this authorProf. Dr. Pierre Sinaý
Dept. de Chimie, URA 1686, Ecole Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05, France
Search for more papers by this authorFirst published: 27 July 2000
Summary
The prelims comprise:
-
Introduction
-
Heparan Sulfate Biosynthesis
-
Functions of Heparan Sulfate
-
Proteoglycans
-
Intracellular Proteoglycans
-
Cell Surface Heparan Sulfate Proteoglycans
-
Part-time Cell Surface Heparan Sulfate Proteoglycans
-
Functions of Cell Surface Heparan Sulfate Proteoglycans
-
Extracellular Matrix Heparan Sulfate Proteoglycans and Their Functions
-
Conclusions
References
- J. E. Jorpes, S. Gardell, J. Biol. Chem., 1948 176, 267–75.
- P. M. Kraemer, Biochemistry, 1971 10, 1437–45.
- P. M. Kraemer, Biochemistry, 1971 10, 1445–51.
- H. B. Nader, T. M. P. C. Ferreira, L. Toma, S. F. Chavante, C. P. Dietrich, B. Basu, G. Torri, Carbohydr. Res., 1988 184, 292–300.
- M. Salmivirta, K. Lidholt, U. Lindahl, FASEB J., 1996 10, 1270–79.
- J. D. Esko, L. Zhang, Curr. Opin. Struct. Biol., 1996 6, 663–70.
- T. Lind, U. Lindahl, K. Lidholt, J. Biol. Chem., 1993 268, 20705–8.
- T. Lind, F. Tufaro, C. McMormick, U. Lindahl, K. Lidholt, J. Biol. Chem., 1998 273, 26265–68.
- H. Habuchi, O. Habuchi, K. Kimata, Trends Glycosci. Glycotechnol., 1998 10, 65–80.
- R. D. Rosenberg, N. W. Shworak, J. Liu, J. J. Schwartz, L. Zhang, J. Clin. Invest., 1997 99, 2062–70.
- M. Maccarana, Y. Sakura, A. Tawada, K. Yoshida, U. Lindahl, J. Biol. Chem., 1996 271, 17804–10.
- T. Toida, R. J. Linhardt, Trends Glycosci. Glycotechnol., 1998 10, 125–36.
- R. D. Sanderson, J. E. Turnbull, J. T. Gallagher, A. D. Lander, J. Biol. Chem., 1994 269, 13100–6.
- M. Kato, H. Wang, M. Bernfield, J. T. Gallagher, J. E. Turnbull, J. Biol. Chem., 1994 269, 18881–90.
- J. Aikawa, J. D. Esko, J. Biol. Chem., 1999 274, 2690–5.
- J. Liu, N. W. Shworak, P. Sinay, J. J. Schwartz, L. Zhang, L. M. Fritze, R. D. Rosenberg, J. Biol. Chem., 1999 274, 5185–92.
- N. W. Shworak, J. Liu, L. M. Petros, L. Zhang, M. Kobayashi, N. G. Copeland, N. A. Jenkins, R. D. Rosenberg, J. Biol. Chem., 1999 274, 5170–84.
- M. Bernfield, M. Götte, P. W. Park, O. Reizes, M. L. Fitzgerald, J. Lincecum, M. Zako, Annu. Rev. Biochem., 1999 68, 729–777.
- J. M. Patti, B. L. Allen, M. J. McGavin, M. Hook, Annu. Rev. Microbiol., 1994 48, 585–617.
- K. S. Rostand, J. D. Esko, Infect. Immun., 1997 65, 1–8.
- M. Lyon, J. T. Gallagher, Matrix Biol., 1998 17, 485–93.
- R. F. Doolittle, Annu. Rev. Biochem., 1995 64, 287–314.
- R. D. Rosenberg, Fed. Proc., 1985 44, 404–9.
- A. D. Lander, Matrix Biol., 1998 17, 465–72.
- H. E. Conrad, Heparin-Binding Proteins, Academic Press, San Diego 1998.
- L. Zhang, G. David, J. D. Esko, J. Biol. Chem., 1995 270, 27127–35.
- L. Zhang, J. D. Esko, J. Biol. Chem., 1994 269, 19295–9.
- N. S. Fedarko, H. E. Conrad, J. Cell Biol., 1986 102, 587–99.
- M. Ishihara, N. S. Fedarko, H. E. Conrad, J. Biol. Chem., 1986 261, 13575–80.
- U. Gullberg, E. Andersson, D. Garwicz, A. Lindmark, I. Olsson, Eur. J. Haematol., 1997 58, 137–53.
- H. Kresse, H. Hausser, E. Schonherr, Experientia, 1993 49, 403–16.
- M. A. Bourdon, M. Shiga, E. Ruoslahti, J. Biol. Chem., 1986 261, 12534–7.
- M. A. Bourdon, A. Oldberg, M. Pierschbacher, E. Ruoslahti, Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1985 82, 1321–5.
- R. L. Stevens, K. F. Austen, Immunol. Today, 1989 10, 381–6.
- S. R. Delaney, H. E. Conrad, Biochem. J., 1983 209, 315–22.
- J. A. Marcum, Perspect. Biol. Med., 1996 39, 610–25.
- N. S. Gunay, R. J. Linhardt, Planta Med., 1999 65, 301–6.
- M. Bernfield, R. Kokenyesi, M. Kato, M. T. Hinkes, J. Spring, R. L. Gallo, E. J. Lose, Ann. Rev. Cell Biol., 1992 8, 365–93.
- S. Saunders, M. Jalkanen, S. O'Farrell, M. Bernfield, J. Cell Biol., 1989 108, 1547–56.
- J. Spring, S. E. Paine-Saunders, R. O. Hynes, M. Bernfield, Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1994 91, 3334–38.
- A. C. Rapraeger, V. L. Ott, Curr. Opin. Cell. Biol., 1998 10, 620–8.
- A. J. McFall, A. C. Rapraeger, J. Biol. Chem., 1998 273, 28270–6.
- A. J. McFall, A. C. Rapraeger, J. Biol. Chem., 1997 272, 12901–4.
- S. V. Subramanian, M. L. Fitzgerald, M. Bernfield, J. Biol. Chem., 1997 272, 14713–20.
- M. L. Fitzgerald, P. W. Park, Z. Wang, J.-S. Chun, G. Murphy, M. Bernfield, J. Cell Biol. 1999 Submitted.
- E. S. Oh, J. R. Couchman, A. Woods, Arch. Biochem. Biophys., 1997 344, 67–74.
- J. Reiland, V. L. Ott, C. S. Lebakken, C. Yeaman, J. McCarthy, A. L. Rapraeger, Biochem. J., 1996 319, 39–47.
- T. Prasthofer, B. Ek, P. Ekman, R. Owens, M. Hook, S. Johansson, Biochem. Mol. Biol. Int., 1995 36, 793–802.
- A. Horowitz, M. Simons, J. Biol. Chem., 1998 273, 10914–18.
- T. Kinnunen, M. Kaksonen, J. Saarinen, N. Kalkkinen, H. B. Peng, H. Rauvala, J. Biol. Chem., 1998 275, 10702–8.
- J. J. Grootjans, P. Zimmermann, G. Reekmans, A. Smets, G. Degeest, J. Durr, G. David, Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1991 94, 13683–88.
- A. R. Cohen, D. F. Woods, S. M. Marfatia, Z. Walther, A. H. Chishti, J. M. Anderson, D. F. Woods, J. Cell Biol., 1998 142, 129–38.
- Y. P. Hsueh, F. C. Yang, V. Kharazia, S. Naisbitt, A. R. Cohen, R. J. Weinberg, M. Sheng, J. Cell Biol., 1998 142, 139–51.
- G. David, V. Lories, B. Decock, P. Marynen, J.-J. Cassiman, H. Van den Berghe, J. Cell Biol., 1990 111, 3165–76.
- A. D. Lander, C. S. Stipp, J. K. Ivins, Perspect. Dev. Neurobiol., 1996 3, 347–58.
- R. Varma, S. Mayor, Nature, 1998 394, 798–801.
- H. Nakato, T. A. Futch, S. B. Selleck, Development, 1995 121, 3687–702.
- M. Tsuba, K. Kamimura, H. Nakato, M. Archer, W. Staatz, B. Fox, M. Humphrey, S. Olson, V. Kaluza, E. Siegfried, L. Stam, S. B. Selleck, Nature, 1999 400, 276–280.
- X. Lin, N. Perrimon, Nature, 1999 400, 281–284.
- G. Pilia, R. M. Hughes-Benzie, A. MacKenzie, P. Baybayan, E. Y. Chen, R. Huber, G. Neri, A. Cao, A. Forabosco, D. Schlessinger, Nat. Genet., 1996 12, 241–7.
- A. D. Gonzalez, M. Kaya, W. Shi, H. Song, J. R. Testa, L. Z. Penn, J. Filmus, J. Cell Biol., 1998 141, 1407–14.
- F. Lopez-Casillas, S. Cheifetz, J. Doody, J. L. Andres, W. S. Lane, J. Massague, Cell, 1991 67, 785–95.
- X. F. Wang, H. Y. Lin, E. Ng-Eaton, J. Downward, H. F. Lodish, R. A. Weinberg, Cell, 1991 67, 797–805.
- J. L. Andres, L. Ronnstrand, S. Cheifetz, J. Massague, J. Biol. Chem., 1991 266, 23282–7.
- J. Massague, J. Andres, L. Attisano, S. Cheifetz, F. Lopez-Casillas, M. Ohtsuki, J. L. Wrana, Mol. Reprod. Dev., 1992 32, 99–104.
- F. Lopez-Casillas, H. M. Payne, J. L. Andres, J. Massague, J. Cell Biol., 1994 124, 557–68.
- J. L. Andres, D. DeFalcis, M. Noda, J. Massague, J. Biol. Chem., 1992 267, 5927–30.
- D. Naot, R. V. Sionov, D. Ish-Shalom, Adv. Cancer. Res., 1997 71, 241–319.
- K. L. Bennett, D. G. Jackson, J. C. Simon, E. Tanczos, R. Peach, B. Modrell, I. Stamenkovic, G. Plowman, A. Aruffo, J. Cell Biol., 1995 128, 687–98.
- D. G. Jackson, J. I. Bell, R. Dickinson, J. Timans, J. Shields, N. Whittle, J. Cell Biol., 1995 128, 673–85.
- B. Greenfield, W. C. Wang, H. Marquardt, M. Piepkorn, E. A. Wolff, A. Aruffo, K. L. Bennett, J. Biol. Chem., 1999 274, 2511–7.
- R. van der Voort, T. E. Taher, V. J. Wielenga, M. Spaargaren, R. Prevo, L. Smit, G. David, G. Hartmann, E. Gherardi, S. T. Pals, J. Biol. Chem., 1999 274, 6499–506.
- S. Yonemura, S. Tsukita, J. Cell Biol., 1999 145, 1497–509.
- S. Yonemura, M. Hirao, Y. Doi, N. Takahashi, T. Kondo, S. Tsukita, J. Cell Biol., 1998 140, 885–95.
- I. Okamoto, Y. Kawano, H. Tsuiki, J. Sasaki, M. Nakao, M. Matsumoto, M. Suga, M. Ando, M. Nakajima, H. Saya, Oncogene, 1999 18, 1435–46.
-
K. Nackaerts,
E. Verbeken,
G. Deneffe,
B. Vanderschueren,
M. Demedts,
G. David,
Intl J. Cancer,
1997
74,
335–45.
10.1002/(SICI)1097-0215(19970620)74:3<335::AID-IJC18>3.0.CO;2-A CAS PubMed Web of Science® Google Scholar
- R. J. Sneath, D. C. Mangham, Mol. Pathol., 1998 51, 191–200.
- O. Hashimoto, T. Nakamura, H. Shoji, S. Shimasaki, Y. Hayashi, H. Sugino, J. Biol. Chem., 1991 272, 13835–42.
- P. E. Gleizes, J. Noaillac-Depeyre, M. A. Dupont, N. Gas, Eur. J. Cell. Biol., 1996 71, 144–53.
- M. J. Wells, M. A. Blajchman, J. Biol. Chem., 1998 273, 23440–7.
- F. Rinninger, T. Kaiser, W. A. Mann, N. Meyer, H. Greten, U. Beisiegel, J. Lipid Res., 1998 39, 1335–48.
- A. Lookene, R. Savonen, G. Olivecrona, Biochemistry, 1997 36, 5267–75.
- J. Schlessinger, I. Lax, M. Lemmon, Cell, 1995 83, 357–60.
-
M. S. Filla,
P. Dam,
A. C. Rapraeger,
J. Cell. Physiol.,
1998
174,
310–21.
10.1002/(SICI)1097-4652(199803)174:3<310::AID-JCP5>3.0.CO;2-R CAS PubMed Web of Science® Google Scholar
- B. A. Jordan, L. A. Devi, Nature, 1999 399, 697–700.
- M. Bai, S. Trivedi, O. Kifor, S. J. Quinn, E. M. Brown, Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1999 96, 2834–9.
- K. Hayashi, M. Hayashi, M. Jalkanen, J. Firestone, R. L. Trelstad, M. Bernfield, J. Histochem. Cytochem., 1987 35, 1079–88.
- S. M. Albelda, C. W. Smith, P. A. Ward, FASEB J., 1994 8, 504–12.
- A. A. Reyes, R. Akeson, L. Brezina, G. J. Cole, Cell Reg., 1990 1, 567–76.
- K. L. Bennett, J. Bradshaw, T. Youngman, J. Rodgers, B. Greenfield, A. Aruffo, P. S. Linsley, J. Biol. Chem., 1997 272, 26940–6.
- A. Woods, J. R. Couchman, S. Johansson, M. Höök, EMBO Journal, 1986 5, 665–70.
- S. S. Veiga, M. Elias, W. Gremski, M. A. Porcionatto, R. da Silva, H. B. Nader, R. R. Brentani, J. Biol. Chem., 1997 272, 12529–35.
- M. Kato, H. Wang, V. Kainulainen, M. F. Fitzgerald, S. Ledbetter, D. M. Ornitz, M. Bernfield, Nature Med., 1998 4, 691–97.
- P. E. Bickel, O. Reizes, O. Goldberger, P. E. Scherer, H. Lodish, M. Bernfield, J. Biol. Chem. 1999 submitted.
- R. Timpl, J. C. Brown, Bioessays, 1996 18, 123–131.
- P. D. Yurchenco, J. J. O'Rear, Curr. Opin. Cell Biol., 1994 6, 674–681.
- D. M. Noonan, A. Fulle, P. Valente, S. Cai, E. Horigan, M. Sasaki, Y. Yamada, J. R. Hassell, J. Biol. Chem., 1991 266, 22939–22947.
- R. V. Iozzo, Annu. Rev. Biochem., 1998 67, 609–652.
- M. Dolan, T. Horchar, B. Rigatti, J. R. Hassell, J. Biol. Chem., 1997 272, 4316–4322.
- Y. S. Kanwar, A. Linker, M. G. Farquhar, J. Cell Biol., 1980 86, 688–693.
- O. Saksela, D. Moscatelli, A. Sommer, D. B. Rifkin, J. Cell Biol., 1988 197, 743–751.
- J. M. Whitelock, A. D. Murdoch, R. V. Iozzo, P. A. Underwood, J. Biol. Chem., 1996 271, 10079–86.
- D. Aviezer, D. Hecht, M. Safran, M. Eisinger, G. David, A. Yayon, Cell, 1994 79, 1005–1013.
- M. M. French, S. E. Smith, K. Akanbi, T. Sanford, J. Hecht, M. C. Farach-Carson, D. D. Carson, J. Cell. Biol., 1999 145, 1103–15.
- S. Chakravarti, T. Horchar, B. Jefferson, G. W. Laurie, J. R. Hassell, J. Biol. Chem., 1995 270, 404–409.
- A. Heremans, B. De Cock, J. J. Cassiman, H. Van den Berghe, G. David, J. Biol. Chem., 1990 265, 8716–8724.
- B. Sharma, M. Handler, I. Eichstetter, J. M. Whitelock, M. A. Nugent, R. I. Iozzo, J. Clin. Invest., 1998 102, 1599–1608.
- S. J. Burden, Genes Dev., 1998 12, 133–148.
- G. Tsen, W. Halfter, S. Kröger, G. J. Cole, J. Biol. Chem., 1995 270, 3392–3399.
- M. Gautam, P. G. Noakes, L. Moscoso, F. Rupp, R. H. Scheller, J. P. Merlie, J. R. Sanes, Cell, 1996 85, 525–535.
- A. J. Denzer, T. Schulthess, C. Fauser, B. Schumacher, R. A. Kammerer, J. Engel, M. A. Ruegg, EMBO J., 1998 17, 335–343.
- A. J. Denzer, R. Brandenberger, M. Gesemann, M. Chiquet, M. A. Ruegg, J. Cell Biol., 1997 137, 671–683.
- J. J. O'Toole, K. A. Deyst, M. A. Bowe, M. A. Nastuk, B. A. McKechnie, J. R. Fallon, Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1996 93, 7369–7374.
- B. G. Wallace, J. Neurosci., 1990 10, 3576–3582.
- M. J. Ferns, J. T. Campanelli, W. Hoch, R. H. Scheller, Z. Hall, Neuron, 1993 11, 491–502.
- H. Gordon, M. Lupa, D. Bowen, Z. Hall, J. Neurosci., 1993 13, 586–595.
- W. Halfter, S. Dong, B. Schurer, G. J. Cole, J. Biol. Chem., 1998 273, 25404–25412.
- M. S. O'Reilly, T. Boehm, Y. Shing, N. Fukai, G. Vasios, W. S. Lane, E. Flynn, J. R. Birkhead, B. R. Olsen, J. Folkman, Cell, 1997 88, 277–285.
- T. Sasaki, N. Fukai, K. Mann, W. Göhring, B. R. Olsen, R. Timpl, EMBO J., 1998 17, 4249–4256.
-
J. R. Couchman,
A. Woods,
in D. D. Roberts,
R. P. Mecham (Eds.):
Cell surface extracellular glycoconjugates: structure and function,
Academic Press, Inc., San Diego,
1993,
p. 33–82.
10.1016/B978-0-12-589630-6.50007-1 Google Scholar
