PROTEIINIGLYKOSYLAATIO: TYYPIT, PROSESSI JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Proteiiniglykosylaatioon on translaation jälkeinen modifikaatio on lisätä oligosakkaridiketjujen lineaarinen tai haarautunut proteiinia. Tuloksena olevat glykoproteiinit ovat yleensä pintaproteiineja ja eritysreitin proteiineja.

Glykosylaatio on yksi yleisimmistä peptidimuunnoksista eukaryoottisten organismien keskuudessa, mutta sen on myös osoitettu tapahtuvan joillakin arhaea- ja bakteerilajeilla.

Esimerkki oligosakkaridiketjuista, jotka voivat sitoutua proteiineihin glykosylaatiolla (Dna 621, Wikimedia Commons)

Eukaryooteissa tämä mekanismi esiintyy endoplasmisen retikulumin (ER) ja Golgi-kompleksin välillä, erilaisten entsyymien interventiolla, jotka osallistuvat sekä säätelyprosesseihin että proteiini + oligosakkaridi-kovalenttisten sidosten muodostumiseen.

Tyypit glykolyysi

Oligosakkaridin sitoutumiskohdasta proteiiniin riippuen glykosylaatio voidaan luokitella neljään tyyppiin:

N-

Se on yleisin kaikista ja esiintyy, kun oligosakkaridit sitoutuvat Asn-X-Ser / Thr-motiivissa olevien asparagiinitähteiden amidiryhmän typpeen, jossa X voi olla mikä tahansa aminohappo paitsi proliini.

TAI

Kun hiilihydraatit sitoutuvat seriinin, treoniinin, hydroksilysiinin tai tyrosiinin hydroksyyliryhmään. Se on vähemmän yleinen modifikaatio ja esimerkkejä ovat proteiinit, kuten kollageeni, glykophoriini ja mysiinit.

C-

Se koostuu mannoositähteen lisäämisestä, joka sitoutuu proteiiniin CC-sidoksella indoliryhmän C2: n kanssa tryptofaanitähteissä.

Liukuminen (englannista “

Polysakkaridi toimii siltana proteiinin kiinnittämiseksi glykosyylifosfatidyylinositolin (GPI) ankkuriin kalvossa.

Prosessi

Eukaryooteissa

N-glykosylaatio on se, jota on tutkittu yksityiskohtaisimmin. Nisäkässoluissa prosessi alkaa karkeasta ER: stä, jossa esimuodostettu polysakkaridi sitoutuu proteiineihin, kun ne nousevat ribosomeista.

Mainittu prekursoripolysakkaridi koostuu 14 sokerijäännöksestä, nimittäin: 3 glukoosi (Glc), 9 mannoosi (Man) ja 2 N-asetyyliglukosamiini- (GlcNAc) tähteistä.

Tämä esiaste on yleinen kasveissa, eläimissä ja yksisoluisissa eukaryoottisissa organismeissa. Se on sitoutunut membraaniin ansiosta, joka muodostaa sidoksen dolicholimolekyylin kanssa, joka on ER-kalvoon upotettu isoprenoid lipidi.

Sen synteesin jälkeen oligosakkaryylitransferaasientsyymikompleksi siirtää oligosakkaridia asparagiinitähteeseen, joka sisältyy proteiinin tripeptidisekvenssiin Asn-X-Ser / Thr sen translaation aikana.

Kolme Glc-tähtettä oligosakkaridin lopussa toimivat signaalina oikeasta oligosakkaridisynteesistä ja lohkaistaan ​​yhdessä yhden Man-tähteiden kanssa ennen proteiinin kuljettamista Golgi-laitteeseen jatkokäsittelyä varten.

Kun Golgi-laitteessa on glykoproteiineihin kiinnittyneet oligosakkaridiosat, niitä voidaan modifioida lisäämällä galaktoosia, siaalhappoa, fukoosia ja monia muita tähteitä, jolloin saadaan ketjuja, joilla on paljon suurempi variaatio ja monimutkaisuus.

Oliosakkaridinkäsittely (Dna 621, Wikimedia Commonsista)

Entsymaattiset koneistot, joita tarvitaan glykosylaatioprosessien suorittamiseksi, sisältävät lukuisia glykosyylitransferaaseja sokerien lisäämiseksi, glykosidaaseja niiden poistamiseksi ja erilaisia ​​nukleotidisokereiden kuljettajia substraattina käytettyjen tähteiden osuuden lisäämiseksi.

Prokaryooteissa

Bakteereilla ei ole solunsisäisiä membraanijärjestelmiä, joten oligosakkaridien muodostuminen aluksi (vain 7 tähteestä) tapahtuu plasmamembraanin sytosolipuolella.

Mainittu esiaste syntetisoidaan lipidillä, joka sitten siirtyy ATP-riippuvaisella flipaasilla periplasmaiseen tilaan, jossa tapahtuu glykosylaatio.

Toinen tärkeä ero eukaryoottisen ja prokaryoottisen glykosylaation välillä on, että entsyymi oligosakkariditransferaasi (oligosakaryylitransferaasi) bakteereista voi siirtää sokerijäännöksiä jo taitettujen proteiinien vapaisiin osiin, ei sellaisena kuin ne ovat ribosomien muuntamia.

Lisäksi tämän entsyymin tunnistama peptidimotiivi ei ole sama eukaryoottinen tripeptidisekvenssi.

ominaisuudet

Glykoproteiineihin kiinnittyneet N-oligosakkaridit palvelevat erilaisia ​​tarkoituksia. Esimerkiksi jotkut proteiinit vaativat tätä translaation jälkeistä modifikaatiota rakenteensa asianmukaisen laskostumisen aikaansaamiseksi.

Muille se tarjoaa stabiilisuuden joko välttämällä proteolyyttistä hajoamista tai koska tämä osuus on välttämätön heille biologisen toiminnan täyttämiseksi.

Koska oligosakkarideilla on vahva hydrofiilinen luonne, niiden kovalenttinen lisäys proteiiniin muuttaa välttämättä sen polaarisuutta ja liukoisuutta, jolla voi olla merkitystä funktionaaliselta kannalta.

Kun oligosakkaridit on kiinnitetty membraaniproteiineihin, ne ovat arvokkaita informaation kantajia. He osallistuvat solujen signaloinnin, viestinnän, tunnistamisen, siirtymisen ja tarttumisen prosesseihin.

Heillä on tärkeä rooli veren hyytymisessä, parantumisessa ja immuunivasteessa, samoin kuin proteiinin laadunvalvonnan prosessoinnissa, joka on glykaaniriippuvainen ja välttämätön solulle.

Merkitys

Ainakin 18 geneettistä sairautta on liitetty proteiiniglykosylaatioon ihmisillä, joista toisiin liittyy heikko fyysinen ja henkinen kehitys, kun taas toiset voivat olla tappavia.

Glykosylaatiosairauksiin liittyviä löytöjä on yhä enemmän, etenkin lapsipotilailla. Monet näistä häiriöistä ovat synnynnäisiä ja liittyvät vikoihin, jotka liittyvät oligosakkaridien muodostumisen alkuvaiheisiin tai näihin prosesseihin osallistuvien entsyymien säätelyyn.

Koska suuri osa glykosyloiduista proteiineista muodostaa glykokalyksin, on yhä kiinnostavampaa todentaa, että glykosylaatioprosessien mutaatiot tai muutokset voivat liittyä kasvainsolujen mikroympäristön muutokseen ja edistää siten solujen etenemistä. kasvaimet ja etäpesäkkeiden kehitys syöpäpotilailla.

Viitteet

1. Aebi, M. (2013). N-sidottu proteiiniglykosylaatio ER: ssä. Biochimica et Biophysica Acta, 1833 (11), 2430–2437.
2. Dennis, JW, Granovsky, M., ja Warren, CE (1999). Proteiiniglykosylaatio kehityksessä ja sairauksissa. BioEssays, 21 (5), 412-421.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. painos). Freeman, WH & Company.
4. Luckey, M. (2008). Kalvorakennebiologia: biokemiallisilla ja biofysikaalisilla perusteilla. Cambridge University Press. Haettu osoitteesta www.cambrudge.org/9780521856553
5. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega Editions (5. painos).
6. Nothaft, H., & Szymanski, CM (2010). Proteiinien glykosylaatio bakteereissa: makeampi kuin koskaan. Nature Reviews Microbiology, 8 (11), 765–778.
7. Ohtsubo, K., ja Marth, JD (2006). Glykosylaatio terveyden ja sairauksien solumekanismeissa. Cell, 126 (5), 855-867.
8. Spiro, RG (2002). Proteiiniglykosylaatio: glykopeptidisidosten luonne, jakautuminen, entsymaattiset muodostumiset ja vaikutukset sairauteen. Glycobiology, 12 (4), 43R-53R.
9. Stowell, SR, Ju, T., ja Cummings, RD (2015). Proteiiniglykosylaatio syövässä. Patologian vuosikatsaus: sairauden mekanismit, 10 (1), 473–510.
10. Strasser, R. (2016). Kasvien proteiinien glykosylaatio. Glycobiology, 26 (9), 926–939.
11. Xu, C., & Ng, DTW (2015). Proteiinien laskostumisen glykosylaatio-ohjattu laadunvalvonta. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 16 (12), 742–752.
12. Zhang, X., ja Wang, Y. (2016). Glykosylaation laadunvalvonta Golgin rakenteen avulla. Journal of Molecular Biology, 428 (16), 3183–3193.