Baltymų tipų glikozilinimas, procesas ir funkcijos



The baltymų glikozilinimas yra post-transliacijos modifikacija, apimanti linijinių arba šakotųjų oligosacharidų grandinių pridėjimą prie baltymo. Gauti glikoproteinai paprastai yra sekrecinio kelio paviršiniai baltymai ir baltymai.

Glikozilinimas yra vienas iš dažniausiai pasitaikančių peptidų modifikacijų tarp eukariotinių organizmų, tačiau nustatyta, kad jis pasireiškia ir kai kuriose arkos ir bakterijų rūšyse..

Eukariotuose šis mechanizmas vyksta tarp endoplazminio retikuliaus (ER) ir Golgi komplekso, dalyvaujant skirtingiems fermentams, dalyvaujantiems tiek reguliavimo procesuose, tiek kovalentinių baltymų ir oligosacharidų junginių formavime..

Indeksas

  • 1 Glikolizacijos tipai
    • 1,1 N-glikozilinimas
    • 1.2 O-glikozilinimas
    • 1,3 C-mannosilinimas
    • 1.4 Glipacija (iš anglų kalbos „Glypiation“)
  • 2 Procesas
    • 2.1 Eukariotuose
    • 2.2 Prokariotuose
  • 3 Funkcijos
    • 3.1 Svarba
  • 4 Nuorodos

Glikolizacijos tipai

Priklausomai nuo oligosacharido prisijungimo vietos prie baltymo, glikozilinimas gali būti klasifikuojamas į 4 tipus:

N-glikozilinimas

Jis yra labiausiai paplitęs ir atsiranda tada, kai oligosacharidai jungiasi su asparagino liekanų amido grupės azotu Asn-X-Ser / Thr motyve, kur X gali būti bet kokia aminorūgštis, išskyrus proliną.

O-glikozilinimas

Kai angliavandeniai prisijungia prie serino, treonino, hidroksilizino arba tirozino hidroksilo grupės. Tai mažiau paplitęs pakeitimas ir pavyzdžiai yra baltymai, tokie kaip kolagenas, glikoforinas ir gleivės.

C-maniliavimas

Jis susideda iš manozės liekanos, kuri yra prijungta prie baltymo C-C ryšiu su indolo grupės C2 triptofano likučiais.

Glipiación (iš anglų k.)Glypiation ")

Polisacharidas veikia kaip tiltas, jungiantis baltymą prie glikozilfosfatidilinozitolio (GPI) inkaro membranoje..

Procesas

Eukariotuose

The N-glikozilinimas yra tas, kuris buvo išsamiau ištirtas. Žinduolių ląstelėse procesas prasideda grubus ER, kur iš anksto suformuotas polisacharidas prisijungia prie baltymų, kai jie išsiskiria iš ribosomų.

Minėtas polisacharido pirmtakas susideda iš 14 cukraus liekanų, būtent: 3 gliukozės (Glc), 9 manozės (žmogaus) ir 2 N-acetilgliukozamino (GlcNAc) liekanos.

Šis pirmtakas yra dažnas augaluose, gyvūnuose ir vienaląsiuose eukariotiniuose organizmuose. Jis yra sujungtas su membrana dėl ryšio su dolicholio molekule, izofrenoidiniu lipidu, įterptu į ER membraną..

Po sintezės oligosacharidą oligosacharidransferazės fermentų kompleksas perneša į asparagino liekaną, įtrauktą į baltymo tri-peptidinę Asn-X-Ser / Thr seką, kol ji yra transliuojama.

Trys Glc liekanos oligosacharido pabaigoje tarnauja kaip signalas teisingam šios sintezės rezultatui, ir jie yra išpjauti kartu su vienu iš žmogaus likučių, kol baltymas nuvežamas į Golgi aparatą tolesniam apdorojimui..

Kai Golgi aparatas, oligosacharido dalys, prijungtos prie glikoproteinų, gali būti modifikuojamos pridedant galaktozės likučių, sialo rūgšties, fukozės ir daugelio kitų, kurie duoda daug didesnės įvairovės ir sudėtingumo grandines.

Fermentų mechanizmai, reikalingi glikozilinimo procesams atlikti, apima daug glikoziltransferazių, skirtų pridėti cukrų, jų pašalinimui skirtus glikozidazes, ir skirtingus nukleotidinių cukrų nešiklius, skirtus panaudoti kaip substratus..

Prokariotuose

Bakterijos neturi vidinių membraninių sistemų, todėl pradinės oligosacharido (tik 7 liekanų) susidarymas vyksta plazmos membranos citozolinėje pusėje..

Šis pirmtakas yra susintetintas lipidu, kuris po to persiunčiamas pagal ATP priklausomą flipazę į periplazminę erdvę, kur vyksta glikozilinimas.

Kitas svarbus skirtumas tarp eukariotų ir prokariotų glikozilinimo yra tas, kad bakterinis oligosacharidas (oligosakarltransferazė) transferazės fermentas gali perduoti cukraus likučius į laisvąsias jau sulankstytų baltymų dalis, o ne taip, kaip jas verčia ribosomos..

Be to, šis fermentas atpažįstantis peptido motyvas nėra tas pats eukariotinis tri peptidinis sekas.

Funkcijos

The N-Oligosacharidai, susiję su glikoproteinais, turi keletą tikslų. Pavyzdžiui, kai kuriems baltymams reikia šio post-transliacijos modifikavimo, kad būtų pasiektas tinkamas jų struktūros lankstymas.

Kitiems ji užtikrina stabilumą, išvengiant proteolitinio skaidymo arba dėl to, kad ši dalis yra būtina biologinei funkcijai atlikti.

Kadangi oligosacharidai turi stiprią hidrofilinę prigimtį, jų kovalentinis pridėjimas prie baltymo būtinai pakeičia jų poliškumą ir tirpumą, kuris gali būti funkcionaliai svarbus..

Kai oligosacharidai yra prijungti prie membraninių baltymų, jie yra vertingi informacijos nešėjai. Jie dalyvauja signalizacijos, ryšio, atpažinimo, migracijos ir ląstelių sukibimo procesuose.

Jie atlieka svarbų vaidmenį kraujo krešėjimo, gijimo ir imuninio atsako, taip pat baltymų kokybės kontrolės, kuri priklauso nuo glikanų ir būtinų ląstelei, apdorojimui..

Reikšmė

Mažiausiai 18 genetinių ligų buvo susijusios su baltymų glikozilinimu žmonėms, kai kurie iš jų susiję su prastu fiziniu ir protiniu vystymusi, o kiti gali būti mirtini.

Daugėja atradimų, susijusių su glikozilinimo ligomis, ypač vaikams. Daugelis šių sutrikimų yra įgimtos ir susijusios su defektais, susijusiais su pradiniais oligosacharidų susidarymo etapais arba su šiais procesais dalyvaujančių fermentų reguliavimu..

Kadangi didžioji dalis glikozilintų baltymų sudaro glikokalizę, vis didėja susidomėjimas tikrinti, ar mutacijos ar pokyčiai glikozilinimo procesuose gali būti susiję su naviko ląstelių mikroaplinkos pokyčiais, o tai skatina progresavimą. navikų ir metastazių vystymąsi vėžiu sergantiems pacientams.

Nuorodos

  1. Aebi, M. (2013). N-susietas baltymų glikozilinimas ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833 m(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C. E. (1999). Baltymų glikozilinimas vystymosi ir ligų metu. BioEsseys, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekulinės ląstelės biologija (5-asis red.). Freeman, W. H. & Company.
  4. Luckey, M. (2008). Membraninė struktūrinė biologija: su biocheminiais ir biofiziniais pagrindais. Cambridge University Press. Gauta iš www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelsonas, D. L., ir Cox, M. M. (2009). Lehningerio biochemijos principai. Omega leidiniai (5-asis red.).
  6. Nothaft, H., ir Szymanski, C. M. (2010). Baltymų glikozilinimas bakterijose: saldesnis nei bet kada. Gamtos apžvalgos Mikrobiologija, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., ir Marth, J. D. (2006). Glikozilinimas ląsteliniuose sveikatos ir ligų mechanizmuose. Ląstelė, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R. G. (2002). Baltymų glikozilinimas: glikopeptidinių ryšių prigimtis, pasiskirstymas, fermentų susidarymas ir poveikis ligai. Glikobologija, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., ir Cummings, R. D. (2015). Baltymų glikozilinimas vėžyje. Kasmetinė patologijos apžvalga: ligų mechanizmai, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Augalų baltymų glikozilinimas. Glikobologija, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Glikozilinimo orientuota baltymų sulenkimo kokybės kontrolė. Gamtos apžvalgos Molekulinės ląstelės biologija, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X. & Wang, Y. (2016). Glikozilacijos kokybės kontrolė pagal Golgi struktūrą. Molekulinės biologijos žurnalas, 428(16), 3183-3193.