Olbaltumvielu veidu, procesa un funkciju glikozilēšana



The proteīna glikozilēšana ir pēctranslācijas modifikācija, kas ietver lineāru vai sazarotu oligosaharīdu ķēžu pievienošanu proteīnam. Iegūtie glikoproteīni parasti ir sekrēcijas ceļa virsmas proteīni un proteīni.

Glikozilācija ir viena no visbiežāk sastopamajām peptīdu modifikācijām eukariotisko organismu vidū, bet ir pierādīts, ka tas notiek arī dažās arkas un baktēriju sugās..

Eukariotu gadījumā šis mehānisms notiek starp endoplazmatisko retikulātu (ER) un Golgi kompleksu, iesaistot dažādus fermentus, kas iesaistīti gan regulatīvajos procesos, gan kovalento proteīnu + oligosaharīdu saikņu veidošanā..

Indekss

  • 1 Glikolizācijas veidi
    • 1,1 N-glikozilēšana
    • 1.2 O-glikozilēšana
    • 1,3 C-mannozilēšana
    • 1.4 Glipācija (no angļu valodas "Glypiation")
  • 2 Process
    • 2.1 Eukariotos
    • 2.2 Prokariotos
  • 3 Funkcijas
    • 3.1 Nozīme
  • 4 Atsauces

Glikolizācijas veidi

Atkarībā no oligosaharīda saistīšanās vietas ar olbaltumvielu glikozilāciju var iedalīt 4 veidos:

N-glikozilēšana

Tas ir visizplatītākais no visiem un notiek, kad oligosaharīdi saistās ar asparagīna atlikumu amīda grupas slāpekli Asn-X-Ser / Thr motīvā, kur X var būt jebkura aminoskābe, izņemot prolīnu.

O-glikozilēšana

Kad ogļhidrāti saistās ar serīna, treonīna, hidroksilizīna vai tirozīna hidroksilgrupu. Tā ir mazāk izplatīta modifikācija un piemēri ir olbaltumvielas, piemēram, kolagēns, glikoforīns un mucīni.

C-manilācija

Tas sastāv no mannozes atlikuma pievienošanas, kas saistās ar proteīnu ar C-C saiti ar indola grupas C2 triptofāna atliekās..

Glipiación (no angļu valodas)Glypiation ")

Polisaharīds darbojas kā tilts, lai saistītu proteīnu ar glikozilfosfatidilinozitola (GPI) enkuru membrānā..

Process

Eukariotos

The N-glikozilācija ir tā, kas ir pētīta sīkāk. Zīdītāju šūnās process sākas raupjā ER, kur iepriekš veidots polisaharīds saistās ar proteīniem, kad tie rodas no ribosomām.

Minētais polisaharīda prekursors sastāv no 14 cukura atlikumiem, proti: 3 glikozes (Glc), 9 mannozes (cilvēka) un 2 N-acetilglikozamīna (GlcNAc) atliekām.

Šis prekursors ir izplatīts augos, dzīvniekos un vienšūnu eukariotu organismos. Tā ir savienota ar membrānu, pateicoties saitei ar dolichola molekulu, kas ir ER membrānā iestrādāts izoprenoīds lipīds..

Pēc tā sintēzes oligosaharīds oligosakarltransferāzes fermentu kompleksā tiek pārnests uz asparagīna atlikumu, kas iekļauts olbaltumvielu tri-peptīdā Asn-X-Ser / Thr secībā, kamēr tas tiek tulkots.

Trīs Glc atlikumi oligosaharīda galā kalpo kā signāls pareizai šīs sintēzes iegūšanai, un tie tiek izgriezti kopā ar vienu no Man atlikumiem, pirms proteīns tiek nogādāts Golgi aparātā tālākai apstrādei..

Kad Golgi aparāts ir bijis, ar glikoproteīniem saistītās oligosaharīdu daļas var modificēt, pievienojot galaktozes atlikumus, sialskābi, fukozi un daudzus citus, kas dod daudz lielāku daudzveidību un sarežģītību..

Glikozilēšanas procesu veikšanai nepieciešamā fermentatīvā iekārta ietver daudzus glikoziltransferāzes, lai pievienotu cukurus, glikozidāzes to atdalīšanai, un dažādus nukleotīdu cukuru transportētājus, lai veicinātu to, ka atkritumi tiek izmantoti kā substrāti..

Prokariotos

Baktērijām nav intracelulāras membrānas sistēmas, tāpēc sākotnējā oligosaharīda (tikai 7 atlieku) veidošanās notiek plazmas membrānas citozoliskajā pusē..

Šo prekursoru sintezē uz lipīda, ko pēc tam ATP atkarīga flipase pārnes uz periplazmatisko telpu, kur notiek glikozilācija.

Vēl viena svarīga atšķirība starp eukariotu un prokariotu glikozilēšanu ir tāda, ka bakteriālais oligosaharīds (oligosakarltransferāzes) transferāzes enzīms var pārnest cukura atlikumus uz brīvu jau salocītu olbaltumvielu daļu, nevis kā tie tiek pārvērsti ar ribosomām..

Turklāt peptīda motīvs, kas atpazīst šo enzīmu, nav tas pats eukariotiskais tri peptīda secība.

Funkcijas

The N-Oligosaharīdi, kas saistīti ar glikoproteīniem, kalpo vairākiem mērķiem. Piemēram, dažiem proteīniem ir nepieciešama šī pēctranslācijas modifikācija, lai panāktu adekvātu to struktūras locīšanu.

Citiem tā nodrošina stabilitāti, vai nu izvairoties no proteolītiskās noārdīšanās, vai tāpēc, ka šī daļa ir nepieciešama, lai izpildītu tās bioloģisko funkciju.

Tā kā oligosaharīdiem ir spēcīga hidrofīla rakstura īpašības, to kovalentā pievienošana proteīnam obligāti maina to polaritāti un šķīdību, kas var būt funkcionāli nozīmīga..

Kad oligosaharīdi ir pievienoti membrānu olbaltumvielām, tie ir vērtīgi informācijas nesēji. Viņi piedalās signalizācijas, komunikācijas, atpazīšanas, migrācijas un šūnu saķeres procesos.

Viņiem ir svarīga loma asins koagulācijā, dziedēšanā un imūnās atbildes reakcijā, kā arī proteīnu kvalitātes kontroles apstrādē, kas ir atkarīga no glikāniem un ir nepieciešama šūnai..

Nozīme

Ar proteīnu glikozilāciju cilvēkiem ir saistītas vismaz 18 ģenētiskās slimības, no kurām dažas ir saistītas ar sliktu fizisko un garīgo attīstību, bet citas var būt letālas.

Ar glikozilācijas slimībām, jo ​​īpaši bērniem, ir arvien vairāk atklājumu. Daudzi no šiem traucējumiem ir iedzimti un saistīti ar defektiem, kas saistīti ar oligosaharīdu veidošanās sākuma stadijām vai ar šiem procesiem iesaistīto fermentu regulēšanu..

Tā kā liela daļa glikozilēto proteīnu veido glikokalipsi, pieaug interese par to, lai glikozilēšanas procesu mutācijas vai pārmaiņas varētu būt saistītas ar audzēja šūnu mikroapgādes izmaiņām, un veicina to attīstību. audzējiem un metastāžu attīstību vēža slimniekiem.

Atsauces

  1. Aebi, M. (2013). N saistītā proteīna glikozilācija ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C. E. (1999). Proteīna glikozilācija attīstībā un slimībās. BioEsseys, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekulāro šūnu bioloģija (5. izdevums). Freeman, W. H. & Company.
  4. Luckey, M. (2008). Membrānas strukturālā bioloģija: ar bioķīmiskiem un biofiziskiem pamatiem. Cambridge University Press. Izgūti no www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelsons, D. L., un Cokss, M. M. (2009). Lehningera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
  6. Nothaft, H., un Szymanski, C. M. (2010). Proteīna glikozilācija baktērijās: saldāks nekā jebkad agrāk. Dabas apskats Mikrobioloģija, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., un Marth, J. D. (2006). Glikozilācija veselības un slimību šūnu mehānismos. Šūna, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R. G. (2002). Proteīna glikozilācija: glikopeptīdu saikņu raksturs, izplatība, enzīmu veidošanās un slimības sekas. Glikobioloģija, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., un Cummings, R. D. (2015). Proteīna glikozilēšana vēža gadījumā. Patoloģijas ikgadējais pārskats: slimības mehānismi, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Augu proteīna glikozilēšana. Glikobioloģija, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., un Ng, D. T. W. (2015). Glikozilācijas virzīta proteīna locīšanas kvalitātes kontrole. Daba Atsauksmes Molekulārā šūnu bioloģija, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Glikozilācijas kvalitātes kontrole, ko veic Golgi struktūra. Molekulārās bioloģijas žurnāls, 428(16), 3183-3193.