Prepojenie glykozidických charakteristík, typov a názvoslovia

glykozidové väzby "Kovalentné väzby" sú kovalentné väzby, ktoré sa vyskytujú medzi cukrami (sacharidmi) a inými molekulami, ktorými môžu byť iné monosacharidy alebo iné molekuly rôznej povahy. Tieto spojenia umožňujú existenciu viacerých základných komponentov pre život, a to nielen pri vytváraní rezervných palív a konštrukčných prvkov, ale aj informačných molekúl na prenos informácií nevyhnutných pre bunkovú komunikáciu..

Tvorba polysacharidov závisí predovšetkým od vzniku glykozidových väzieb medzi voľnými alkoholovými alebo hydroxylovými skupinami jednotlivých monosacharidových jednotiek..

Niektoré komplexné polysacharidy však obsahujú modifikované cukry, ktoré sú viazané na malé molekuly alebo skupiny, ako je aminoskupina, sulfátová skupina a acetylová skupina, prostredníctvom glykozidových väzieb a ktoré nemusia nevyhnutne zahŕňať uvoľňovanie molekuly vody kondenzačnou reakciou. Tieto modifikácie sú veľmi časté v glykánoch prítomných v extracelulárnej matrici alebo glykokalyte.

Glykozidické väzby sa vyskytujú vo viacerých bunkových kontextoch, medzi nimi spojenie skupiny polárnych hláv niektorých sfingolipidov, esenciálnych zložiek bunkových membrán mnohých organizmov a tvorba glykoproteínov a proteoglykánov.

Bez glykozidických väzieb by neboli možné dôležité polysacharidy, ako je celulóza, chitín, agar, glykogén a škrob. Podobne glykozylácia proteínov, ktorá sa vyskytuje v endoplazmatickom retikule a v Golgiho komplexe, má veľký význam pre aktivitu mnohých proteínov..

Početné oligo- a polysacharidy fungujú ako zásobníky glukózy, ako štrukturálne zložky alebo ako lepidlá na väzbu buniek v tkanivách..

Vzťah medzi glykozidickými väzbami v oligosacharidoch je analogický vzťahu peptidových väzieb v polypeptidoch a fosfodiesterových väzieb v polynukleotidoch, s tým rozdielom, že v glykozidických väzbách existuje väčšia diverzita..

index

• 1 Charakteristiky
  • 1.1 Tvorba glykozidovej väzby
  • 1.2 Hydrolýza glykozidovej väzby
  • 1.3 Rozmanitosť
• 2 Typy
  • 2.1 O-glykozidické väzby
  • 2.2 N-glykozidické väzby
  • 2.3 Iné typy glykozidických väzieb
• 3 Nomenklatúra
• 4 Odkazy

rysy

Glykozidické väzby sú oveľa rôznorodejšie ako ich analógy v proteínoch a nukleových kyselinách, pretože v zásade môžu byť dve molekuly cukru navzájom spojené mnohými spôsobmi, pretože majú viac skupín -OH, ktoré sa môžu zúčastniť na tréningu. prepojenia.

Okrem toho izoméry monosacharidov, to znamená jedna z dvoch orientácií, ktoré môže mať hydroxylová skupina v cyklickej štruktúre vzhľadom na anomérny uhlík, poskytujú ďalšiu úroveň diverzity..

Izoméry majú rôzne trojrozmerné štruktúry, ako aj rôzne biologické aktivity. Celulóza a glykogén sa skladajú z opakovaných jednotiek D-glukózy, ale líšia sa typom glykozidovej väzby (α1-4 pre glykogén a β1-4 pre celulózu), a preto majú odlišné vlastnosti a funkcie.

Pretože polypeptidy majú polaritu s jedným N- a iným C-koncom a polynukleotidy majú 5 'a 3' konce, oligo- alebo polysacharidy majú polaritu definovanú redukčnými a neredukujúcimi koncami..

Redukčný koniec má voľné anomérne centrum, ktoré netvorí glykozidovú väzbu s inou molekulou, čím si zachováva chemickú reaktivitu aldehydu..

Glykozidová väzba je najpružnejšia oblasť oligo- alebo polysacharidovej skupiny, pretože štruktúrna konformácia stoličiek jednotlivých monosacharidov je relatívne tuhá..

Tvorba glykozidovej väzby

Glykozidová väzba môže viazať dve molekuly monosacharidov cez anomérny uhlík jednej a hydroxylovej skupiny druhej. To znamená, že hemiacetálna skupina jedného cukru reaguje s alkoholovou skupinou druhej skupiny za vzniku acetálu.

Vo všeobecnosti sa tvorba týchto väzieb uskutočňuje kondenzačnými reakciami, pri ktorých sa uvoľňuje molekula vody s každou väzbou, ktorá sa tvorí.

V niektorých reakciách však kyslík nezanecháva molekulu cukru ako vodu, ale ako súčasť difosfátovej skupiny nukleotidu uridíndifosfátu.

Reakcie, ktoré spôsobujú vznik glykozidových väzieb, sú katalyzované triedou enzýmov známych ako glykozyltransferázy. Tvoria sa medzi cukrom kovalentne modifikovaným pridaním fosfátovej skupiny alebo nukleotidu (napríklad 6-fosfát glukózy, napríklad UDP-galaktóza), ktorý sa viaže na rastúci polymérny reťazec..

Hydrolýza glykozidovej väzby

Glykozidické väzby môžu ľahko hydrolyzovať v mierne kyslých prostrediach, ale odolávajú celkom alkalickým prostrediam.

Enzymatická hydrolýza glykozidických väzieb je sprostredkovaná enzýmami známymi ako glykozidázy. Mnohé cicavce nemajú tieto enzýmy na degradáciu celulózy, takže nie sú schopné extrahovať energiu z tohto polysacharidu napriek tomu, že sú základným zdrojom vlákniny.

Prežúvavce, ako napríklad kravy, majú baktérie spojené s črevami, ktoré produkujú enzýmy, ktoré sú schopné degradovať celulózu, ktorú konzumujú, čo ich robí schopnými využívať energiu uloženú v rastlinných tkanivách..

Enzým lyzozým, produkovaný v slzách oka a niektorými bakteriálnymi vírusmi, je schopný zničiť baktérie vďaka svojej hydrolytickej aktivite, ktorá rozkladá glykozidovú väzbu medzi N-acetylglukozamínom a kyselinou N-acetylmurámovou v bunkovej stene baktérií..

rozmanitosť

Oligosacharidy, polysacharidy alebo glykány sú veľmi rôznorodé molekuly a to je spôsobené viacerými spôsobmi, v ktorých môžu byť monosacharidy navzájom spojené a vytvárať štruktúry vyššieho rádu..

Táto rozmanitosť vychádza zo skutočnosti, ako je uvedené vyššie, že cukry majú hydroxylové skupiny, ktoré umožňujú rôzne väzbové oblasti, a že väzby sa môžu vyskytovať medzi dvoma možnými stereoizomérmi vzhľadom na anomérny uhlík cukru (a alebo p).

Glykozidické väzby sa môžu vytvoriť medzi cukrom a akoukoľvek hydroxylovanou zlúčeninou, ako sú alkoholy alebo aminokyseliny.

Okrem toho, monosacharid môže tvoriť dve glykozidové väzby, takže môže slúžiť ako odbočkový bod, ktorý predstavuje potenciálnu komplexnosť v štruktúre glykánov alebo polysacharidov v bunkách..

typ

Čo sa týka typov glykozidických väzieb, môžu byť diferencované dve kategórie: glykozidické väzby medzi monosacharidmi, ktoré tvoria oligo- a polysacharidy, a glykozidové väzby, ktoré sa vyskytujú v glykoproteínoch alebo glykolipidoch, ktoré sú proteínmi alebo lipidmi s podielmi sacharidov..

O-glykozidické väzby

O-glykozidické väzby sa vyskytujú medzi monosacharidmi, vznikajú reakciou medzi hydroxylovou skupinou jednej molekuly cukru a anomérnym uhlíkom inej molekuly cukru..

Disacharidy patria medzi najbežnejšie oligosacharidy. Polysacharidy majú viac ako 20 jednotiek monosacharidov spojených lineárne a niekedy majú viacnásobné vetvy.

V disacharidoch, ako je maltóza, laktóza a sacharóza, je najbežnejšou glykozidovou väzbou O-glykozidový typ. Tieto väzby sa môžu vyskytovať medzi uhlíkmi a -OH izomérov a alebo p izomérnych foriem.

Tvorba glykozidových väzieb v oligo- a polysacharidoch bude závisieť od stereochemickej povahy cukrov, ktoré sa viažu, ako aj od ich počtu atómov uhlíka. Vo všeobecnosti, pre cukry so 6 uhlíkmi, lineárne väzby sa vyskytujú medzi uhlíkmi 1 a 4 alebo 1 a 6.

Existujú dva hlavné typy O-glykozidy, ktoré sú v závislosti od názvoslovia definované ako a a p alebo 1,2-cis a 1,2-trans-glykozid.

Odpady 1,2-cis glykozylované a-glykozidy pre D-glukózu, D-galaktózu, L-fukózu, D-xylózu alebo P-glykozidy pre D-manózu, L-arabinózu; ako aj 1,2-trans (β-glykozidy pre D-glukózu, D-galaktózu a α-glykozidy pre D-manózu atď.) majú veľký význam pre mnohé prírodné zložky.

O-glykozylácie

Jednou z najbežnejších post-translačných modifikácií je glykozylácia, ktorá zahŕňa pridanie glucidickej časti do rastúceho peptidu alebo proteínu. Mucíny, sekrečné proteíny, môžu obsahovať veľké množstvá oligosacharidových reťazcov spojených O-glykozidickými väzbami.

O-glykozylačný proces prebieha v Golgiho komplexe eukaryotov a spočíva vo väzbe proteínov na glucidickú časť cez glykozidovú väzbu medzi -OH skupinou serínového alebo treonínového aminokyselinového zvyšku a anomérneho uhlíka. cukru.

Pozorovala sa aj tvorba týchto väzieb medzi sacharidmi a hydroxyprolínovými a hydroxylyzínovými zvyškami a fenolovou skupinou tyrozínových zvyškov..

N-glykozidické väzby

N-glykozidické väzby sú najbežnejšie medzi glykozylovanými proteínmi. N-glykozylácia sa vyskytuje hlavne v endoplazmatickom retikule eukaryotov, s následnými modifikáciami, ktoré sa môžu vyskytnúť v Golgiho komplexe..

N-glykozylácia závisí od prítomnosti konsenzuálnej sekvencie Asn-Xxx-Ser / Thr. Glykozidová väzba je medzi amidovým dusíkom bočného reťazca asparagínových zvyškov a anomérnym uhlíkom cukru, ktorý sa viaže na peptidový reťazec..

Tvorba týchto väzieb počas glykozylácie závisí od enzýmu známeho ako oligosacharyltransferáza, ktorý prenáša oligosacharidy z fosfátu dolichol na amidový dusík zvyškov asparagínu..

Iné typy glykozidických väzieb

S-glykozidické väzby

Vyskytujú sa tiež medzi proteínmi a sacharidmi, boli pozorované medzi peptidmi s N-koncovými cysteínmi a oligosacharidmi. Peptidy s týmto typom väzby boli pôvodne izolované z proteínov v moči a ľudských erytrocytoch viazaných na glukózové oligosacharidy.

C-glykozidické väzby

Prvýkrát sa pozorovali ako post-translačná modifikácia (glykozylácia) v tryptofánovom zvyšku v RNáze 2 prítomnej v ľudskom moči a v RNáze 2 erytrocytov. Manóza sa viaže na uhlík v polohe 2 indolového jadra aminokyseliny prostredníctvom C-glykozidovej väzby.

názvoslovie

Termín glykozid sa používa na opis akéhokoľvek cukru, ktorého anomérna skupina je nahradená skupinou -OR (O-glykozidy), -SR (tioglukozidy), -SeR (selenoglukozidy), -NR (N-glykozidy alebo glukozamíny) alebo dokonca -CR. (C-glykozidy).

Môžu byť pomenované tromi rôznymi spôsobmi:

(1) nahradenie "-o" terminálu názvu zodpovedajúcej cyklickej formy monosacharidu "-ido" a zapísanie predtým, ako iného slova, názvu substituenta skupiny R.

(2) s použitím termínu "glykozyloxy" ako predpony názvu monosacharidu.

(3) pomocou výrazu O-glykozyl, N-glykozyl, S-glykozilu alebo C-glykozylu ako predpony pre názov hydroxyzlúčeniny.

referencie

1. Bertozzi, C. R., & Rabuka, D. (2009). Štrukturálny základ rôznorodosti glykánov. V A. Varki, R. Cummings, & J. Esko (Eds.), Základy glykoziológie (2. vydanie). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Zdroj: www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Hydrolýza a iné štiepenie glykozidových väzieb v polysacharidoch. Pokroky v chémii a biochémii sacharidov, 46, 251-261.
3. Demchenko, A. V. (2008). Príručka chemickej glykozylácie: Pokroky v stereoselektivite a terapeutickom význame. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekulárna bunková biológia (5. vydanie). Freeman, W. H. & Company.
5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerove zásady biochémie. Vydania Omega (5. vydanie).
6. Nomenklatúra sacharidov (Odporúčania 1996). (1996). Zdroj: www.qmul.ac.uk
7. Soderberg, T. (2010). Organická chémia s biologickým dôrazom, zväzok I. Fakulta chémie (Vol. 1). Minnesota: University of Minnesota Morris Digital Well. Zdroj: www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C. M. (1998). Glykopeptidy a glykoproteíny: Zameranie na glykozidovú väzbu. štvorsten, 54, 11.317-11.362.