Glykozylácia typov proteínov, proces a funkcie



proteínová glykozylácia "Post-translačná modifikácia" je post-translačná modifikácia spočívajúca v pridaní lineárnych alebo rozvetvených oligosacharidových reťazcov k proteínu. Výsledné glykoproteíny sú všeobecne povrchové proteíny a proteíny sekrečnej dráhy.

Glykozylácia je jednou z najbežnejších modifikácií peptidov medzi eukaryotickými organizmami, ale ukázalo sa, že sa vyskytuje aj u niektorých druhov archaea a baktérií..

V eukaryotoch sa tento mechanizmus vyskytuje medzi endoplazmatickým retikulom (ER) a Golgiho komplexom, s intervenciou rôznych enzýmov zapojených do regulačných procesov a do tvorby kovalentných proteínov + oligosacharidových väzieb.

index

  • 1 Typy glykolizácie
    • 1,1 N-glykozylácia
    • 1,2-glykozylácia
    • 1,3-C-mannosylácia
    • 1.4 Glipiation (z anglického "Glypiation")
  • 2 Proces
    • 2.1 V eukaryotoch
    • 2.2 V prokaryotoch
  • 3 Funkcie
    • 3.1 Význam
  • 4 Odkazy

Typy glykolizácie

V závislosti od väzbového miesta oligosacharidu k proteínu môže byť glykozylácia rozdelená do 4 typov:

N-glykozylácie

Je to najbežnejšie zo všetkých a vyskytuje sa, keď sa oligosacharidy viažu na dusík amidovej skupiny asparagínových zvyškov v motíve Asn-X-Ser / Thr, kde X môže byť akákoľvek aminokyselina okrem prolínu.

O-glykozylácie

Keď sa sacharidy viažu na hydroxylovú skupinu serínu, treonínu, hydroxylyzínu alebo tyrozínu. Je to menej bežná modifikácia a príklady sú proteíny, ako je kolagén, glykoforín a mucíny.

C-mannosylation

Spočíva v pridaní manózového zvyšku, ktorý je naviazaný na proteín väzbou C-C s C2 indolovej skupiny v tryptofánových zvyškoch..

Glipiación (z angličtiny)Glypiation ")

Polysacharid pôsobí ako mostík na viazanie proteínu na kotvu glykozylfosfatidylinozitolu (GPI) v membráne.

proces

V eukaryotoch

N-glykozylácia je tá, ktorá bola podrobnejšie študovaná. V cicavčích bunkách proces začína v hrubom ER, kde sa predformovaný polysacharid viaže na proteíny, keď sa vynoria z ribozómov..

Uvedený prekurzor polysacharidu sa skladá zo 14 zvyškov cukru, konkrétne: 3 zvyškov glukózy (Glc), 9 manózy (Man) a 2 N-acetylglukozamínu (GlcNAc).

Tento prekurzor je bežný v rastlinách, zvieratách a jednobunkových eukaryotických organizmoch. Je spojený s membránou vďaka spojeniu s molekulou dolicholu, izoprenoidným lipidom zabudovaným v membráne ER.

Po jeho syntéze sa oligosacharid prenesie enzýmovým komplexom oligosacaryltransferázy na asparagínový zvyšok zahrnutý v tri-peptidovej sekvencii Asn-X-Ser / Thr proteínu počas jeho translácie..

Tri Glc zvyšky na konci oligosacharidu slúžia ako signál pre ich správnu syntézu a sú vyrezané spolu s jedným z Man zvyškov predtým, ako je proteín prenesený do Golgiho aparátu na ďalšie spracovanie..

Akonáhle sú v Golgiho aparáte, oligosacharidové časti viazané na glykoproteíny môžu byť modifikované pridaním galaktózových zvyškov, kyseliny sialovej, fukózy a mnohých ďalších, ktoré poskytujú reťazce s oveľa väčšou rozmanitosťou a komplexnosťou.

Enzymatický aparát potrebný na uskutočnenie glykozylačných procesov zahŕňa početné glykozyltransferázy na pridanie cukrov, glykozidáz na ich odstránenie a rôzne transportéry nukleotidových cukrov na príspevok odpadu použitého ako substráty..

V prokaryotoch

Baktérie nemajú intracelulárne membránové systémy, takže tvorba počiatočného oligosacharidu (iba 7 zvyškov) sa vyskytuje na cytosólovej strane plazmatickej membrány..

Tento prekurzor je syntetizovaný na lipide, ktorý je potom translokovaný ATP-závislou flipázou do periplazmatického priestoru, kde dochádza ku glykozylácii..

Ďalším dôležitým rozdielom medzi glykozyláciou eukaryotov a prokaryot je, že bakteriálny oligosacharidový (oligosacaryltransferázový) transferázový enzým môže preniesť cukorné zvyšky na voľné časti už zložených proteínov, nie tak, ako sú preložené ribozómami..

Okrem toho peptidový motív, ktorý rozpoznáva tento enzým, nie je rovnakou eukaryotickou tri peptidovou sekvenciou.

funkcie

N-Oligosacharidy viazané na glykoproteíny slúžia viacerým účelom. Napríklad niektoré proteíny vyžadujú túto posttranslačnú modifikáciu, aby sa dosiahla primeraná skladateľnosť ich štruktúry.

Pre iných poskytuje stabilitu buď tým, že sa vyhne proteolytickej degradácii alebo preto, že táto časť je nevyhnutná na splnenie jej biologickej funkcie.

Pretože oligosacharidy majú silnú hydrofilnú povahu, ich kovalentná adícia k proteínu nevyhnutne modifikuje ich polaritu a rozpustnosť, čo môže byť funkčne relevantné..

Po pripojení k membránovým proteínom sú oligosacharidy cenným nosičom informácií. Podieľajú sa na procesoch signalizácie, komunikácie, rozpoznávania, migrácie a bunkovej adhézie.

Majú dôležitú úlohu pri zrážaní krvi, hojení a imunitnej odpovedi, ako aj pri spracovaní kontroly kvality proteínov, ktorá je závislá od glykánov a je nevyhnutná pre bunku..

dôležitosť

Najmenej 18 genetických ochorení je spojených s glykozyláciou proteínov u ľudí, z ktorých niektoré zahŕňajú slabý fyzický a duševný vývoj, zatiaľ čo iné môžu byť fatálne..

Rastie počet objavov týkajúcich sa glykozylačných ochorení, najmä u pediatrických pacientov. Mnohé z týchto porúch sú vrodené a súvisia s defektmi spojenými s počiatočnými štádiami tvorby oligosacharidov alebo s reguláciou enzýmov zapojených do týchto procesov..

Pretože veľká časť glykozylovaných proteínov tvorí glykokalyx, existuje rastúci záujem kontrolovať, či mutácie alebo zmeny v glykozylačných procesoch môžu súvisieť so zmenou mikroprostredia nádorových buniek, a tým podporiť progresiu mutácií. nádorov a rozvoj metastáz u pacientov s rakovinou.

referencie

  1. Aebi, M. (2013). N-viazaná glykozylácia proteínu v ER. Biochimica a Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C.E. (1999). Proteínová glykozylácia vo vývoji a chorobe. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. 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.
  4. Luckey, M. (2008). Membránová štrukturálna biológia: s biochemickými a biofyzikálnymi základmi. Cambridge University Press. Zdroj: www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerove zásady biochémie. Vydania Omega (5. vydanie).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Proteínová glykozylácia v baktériách: Sladšia ako kedykoľvek predtým. Príroda Recenzie Mikrobiológia, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J. D. (2006). Glykozylácia v bunkových mechanizmoch zdravia a chorôb. bunka, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R.G. (2002). Proteínová glykozylácia: povaha, distribúcia, enzymatická tvorba a implikácie glykopeptidových väzieb. Glycobiology, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S. R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Proteínová glykozylácia v rakovine. Výročná správa o patológii: mechanizmy ochorenia, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Glykozylácia rastlinného proteínu. Glycobiology, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Glykozylácia riadená kontrola kvality skladania proteínov. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Kontrola kvality glykozylácie pomocou Golgiho štruktúry. Journal of Molecular Biology, 428(16), 3183-3193.