Гликозилиране на протеинови типове, процес и функции



на протеиново гликозилиране Това е посттранслационна модификация, състояща се от добавянето на олигозахаридни вериги с права или разклонена протеин. Получените гликопротеини обикновено повърхностни протеини и протеини на секреторния път.

Гликозилирането е една от най-честите пептидни модификации сред еукариотните организми, но е доказано, че се среща и при някои видове археи и бактерии..

При еукариотите този механизъм се осъществява между ендоплазмения ретикулум (ER) и комплекса Голджи, с намеса на различни ензими, включени в регулаторните процеси и в образуването на ковалентни протеини + олигозахаридни връзки..

индекс

  • 1 Видове гликолиза
    • 1.1 N-гликозилиране
    • 1.2 О-гликозилиране
    • 1.3 С-манозилиране
    • 1.4 Glipiation (от английската "Glypiation")
  • 2 Процес
    • 2.1 При еукариотите
    • 2.2 В прокариотите
  • 3 Функции
    • 3.1 Значение
  • 4 Препратки

Видове гликолиза

В зависимост от мястото на свързване на олигозахарида към протеина, гликозилирането може да се класифицира в 4 типа:

N-гликозилиране

Това е най-често срещаното и се случва, когато олигозахаридите се свързват с азота от амидната група на аспарагиновите остатъци в Asn-X-Ser / Thr мотив, където X може да бъде всяка аминокиселина, с изключение на пролин..

О-гликозилиране

Когато въглехидрати свързват хидроксилната група на серин, треонин, хидроксилизин или тирозин. Това е по-рядко и модификация примери са протеини като колаген, гликофорин и муцини.

C-mannosylation

Състои се в добавянето на манозен остатък, който е свързан с протеина чрез С-С връзка с С2 на индолната група в триптофанови остатъци..

Glipiación (от английски език)Glypiation ")

Полизахариди действа като мост за свързване на протеин на гликозилфосфатидилинозитол котва (GPI) мембрана.

процес

При еукариотите

на N-гликозилирането е това, което е проучено по-подробно. В клетките на бозайници процесът започва в грубата ER, където предварително образуваният полизахарид се свързва с протеините, когато те излизат от рибозомите..

Споменатият полизахариден прекурсор е съставен от 14 захарни остатъка, а именно: 3 глюкоза (Glc), 9 манозни (Man) и 2 N-ацетил глюкозаминови (GlcNAc) остатъци.

Това прекурсор е обичайно в растения, животни и едноклетъчни еукариотни организми. Тя е свързана с мембраната чрез връзка с молекула на долихол, на изопреноид липид вграден в ER мембрана.

След неговия синтез, олигозахаридът се пренася от олигозахарилтрансферазния комплекс до аспарагинов остатък, включен в трипептидната Asn-X-Ser / Thr последователност на протеин, докато той се превежда.

Трите Glc остатъка в края на олигозахарида служат като сигнал за правилния синтез на това и те се изрязват заедно с един от Man остатъците, преди протеинът да бъде отнесен в апарата на Golgi за по-нататъшна обработка..

Веднъж в апарата на Голджи, олигозахаридните части, свързани с гликопротеините, могат да бъдат модифицирани чрез добавяне на галактозни остатъци, сиалова киселина, фукоза и много други, което дава вериги с много по-голямо разнообразие и сложност..

Ензимната техника, необходима за осъществяване на процесите на гликозилиране, включва множество гликозилтрансферази за добавяне на захари, гликозидази за тяхното отстраняване и различни транспортери на нуклеотидни захари за приноса на отпадъците, използвани като субстрати..

В прокариоти

Бактериите нямат вътреклетъчни мембранни системи, така че образуването на началния олигозахарид (само от 7 остатъка) се появява на цитозолната страна на плазмената мембрана..

Този прекурсор се синтезира върху липид, който след това се пренася от АТР-зависима флипаза в периплазменото пространство, където се случва гликозилиране..

Друга важна разлика между гликозилирането на еукариотите и прокариотите е, че ензимът от бактериален олигозахарид (олигозахарилтрансфераза) трансфераза може да прехвърли захарните остатъци към свободни части от вече сгънати протеини, а не така, както са преведени от рибозомите..

В допълнение, пептидният мотив, който разпознава този ензим, не е същата еукариотна три пептидна последователност.

функции

на N-Олигозахариди, свързани с гликопротеини, имат няколко цели. Например, някои протеини изискват тази посттранслационна модификация за постигане на адекватно сгъване на тяхната структура.

Други ги осигурява стабилност, или чрез предотвратяване на протеолитично разграждане или защото тази част е необходимо, за да изпълняват своята биологична функция.

Тъй като олигозахаридите имат силна хидрофилна природа, тяхното ковалентно добавяне към протеин задължително променя тяхната полярност и разтворимост, които могат да бъдат функционално приложими..

Веднъж прикрепени към мембранни протеини, олигозахаридите са ценни носители на информация. Те участват в процесите на сигнализация, комуникация, разпознаване, миграция и клетъчна адхезия.

Те имат важна роля в кръвосъсирването, заздравяването и имунната реакция, както и при обработката на контрола на качеството на протеините, който зависи от гликаните и е незаменим за клетката..

важност

Най-малко 18 генетични заболявания са свързани с гликозилирането на протеини при хора, някои от които включват лошо физическо и психическо развитие, докато други могат да бъдат фатални..

Нараства броят на откритията, свързани с болестите на гликозилирането, особено при педиатрични пациенти. Много от тези нарушения са вродени и са свързани с дефекти, свързани с началните етапи на образуване на олигозахариди или с регулирането на ензимите, участващи в тези процеси..

Тъй като голяма част от гликозилираните протеини съставляват гликокаликса, има нарастващ интерес да се проверява дали мутациите или промените в процесите на гликозилиране могат да бъдат свързани с промяната на микросредата на туморните клетки и с това, да стимулират прогресията на тумори и развитие на метастази при пациенти с рак.

препратки

  1. Aebi, М. (2013). N-свързан гликозилиран протеин в ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J.W., Granovsky, M., & Warren, C.E. (1999). Протеиновото гликозилиране в развитието и заболяването. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Молекулярна клетъчна биология (5-то изд.). Freeman, W. H. & Company.
  4. Luckey, M. (2008). Мембранна структурна биология: с биохимични и биофизични основи. Cambridge University Press. Изтеглено от www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Нелсън, Д. Л., & Кокс, М. М. (2009). Принципи на биохимията на Ленингер. Издания Omega (5-то изд.).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C.M. (2010). Протеиново гликозилиране в бактерии: По-сладко от всякога. Nature Reviews Микробиология, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J.D. (2006). Гликозилиране в клетъчните механизми на здравето и болестите. клетка, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R. G. (2002). Протеиново гликозилиране: природа, разпределение, ензимна формация и последици от заболяването на гликопептидни връзки. Glycobiology, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., & Cummings, R.D. (2015). Протеин гликозилиране в рак. Годишен преглед на патологията: механизми на заболяване, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Гликозилиране на растителен протеин. Glycobiology, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D.T.W. (2015). Гликозилиране, насочено към качествен контрол на сгъване на протеини. Nature Reviews Молекулярна клетъчна биология, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Контрол на качеството на гликозилиране от структурата на Голджи. Вестник по молекулярна биология, 428(16), 3183-3193.