Kapcsolat glikozid tulajdonságok, típusok és nómenklatúra

az glikozid kötések a cukrok (szénhidrátok) és más molekulák között előforduló kovalens kötések, amelyek lehetnek más monoszacharidok vagy más, különböző természetű molekulák. Ezek a kapcsolatok lehetővé teszik az alapvető életkomponensek meglétét, nemcsak a tartalék tüzelőanyagok és a szerkezeti elemek kialakításában, hanem a sejtes kommunikációhoz nélkülözhetetlen információs transzportmolekulákban is..

A poliszacharidok képződése elsősorban az egyes monoszacharid egységek szabad alkohol vagy hidroxilcsoportjai közötti glikozidkötések kialakulásától függ..

Egyes komplex poliszacharidok azonban olyan módosított cukrokat tartalmaznak, amelyek glikozidkötéseken keresztül kis molekulákhoz vagy csoportokhoz, például amino-, szulfát- és acetilcsoporthoz kötődnek, és amelyek nem feltétlenül tartalmazzák a vízmolekula kondenzációs reakcióval történő felszabadulását. Ezek a módosítások nagyon gyakoriak az extracelluláris mátrixban vagy a glikocalyxban jelenlévő glikánokban.

A glikozidkötések több sejtes kontextusban fordulnak elő, köztük néhány szfingolipid poláris fejcsoportjának egyesülése, számos organizmus sejtmembránjának lényeges összetevői és glikoproteinek és proteoglikánok képződése..

Fontos poliszacharidok, például cellulóz, kitin, agar, glikogén és keményítő nem lennének lehetségesek glikozid kötések nélkül. Hasonlóképpen, a fehérjék glikozilezése, amely az endoplazmatikus retikulumban és a Golgi komplexben fordul elő, nagy jelentőségű számos fehérje aktivitása szempontjából..

Számos oligo- és poliszacharid glükóztartályként, szerkezeti komponensként vagy ragasztóként működik a sejtek kötődéséhez szövetekben..

Az oligoszacharidokban lévő glikozidkötések közötti összefüggés analóg a polipeptidek peptidkötéseivel és a polinukleotidok foszfodiészterkötéseivel, azzal a különbséggel, hogy a glikozidkötésekben nagyobb a diverzitás..

index

• 1 Jellemzők
  • 1.1 A glikozid kötés kialakulása
  • 1.2 A glikozid kötés hidrolízise
  • 1.3 Sokféleség
• 2 típus
  • 2.1 O-glikozid kötések
  • 2.2 N-glikozid kötések
  • 2.3 Más típusú glikozidkötések
• 3 Nómenklatúra
• 4 Referenciák

jellemzői

A glikozidkötések sokkal változatosabbak, mint analógjaik a fehérjékben és a nukleinsavakban, mivel elvileg két cukormolekula többféleképpen összekapcsolható, mivel több -OH csoporttal rendelkeznek, amelyek részt vehetnek a képzésben. a link.

Ezenkívül a monoszacharidok izomerjei, vagyis a két, a hidroxilcsoportnak az anomer szénhez viszonyított ciklikus szerkezetében lévő orientációjának egyike további diverzitásszintet biztosít..

Az izomerek különböző háromdimenziós struktúrákkal, valamint különböző biológiai aktivitásokkal rendelkeznek. A cellulóz és a glikogén D-glükóz ismétlődő egységeiből áll, de különböznek a glikozidkötés típusától (α1-4 a glikogénhez és a β1-4 a cellulózhoz), ezért különböző tulajdonságokkal és funkciókkal rendelkeznek.

Mivel a polipeptidek egy N- és egy másik C-terminális polaritással rendelkeznek, és a polinukleotidok 5 'és 3' végekkel rendelkeznek, az oligo- vagy poliszacharidok a redukáló és nem redukáló végekkel meghatározott polaritással rendelkeznek..

A redukáló végnek van egy szabad anomer központja, amely nem képez glikozidkötést egy másik molekulával, így megtartja az aldehid kémiai reaktivitását..

A glikozidkötés az oligo- vagy poliszacharid-csoport legrugalmasabb régiója, mivel az egyes monoszacharidok szerkezeti szerkezete viszonylag merev..

A glikozid kötés kialakulása

A glikozidkötés két monoszacharid molekulát köthet az egyik és a másik hidroxilcsoportjának anomer szénén keresztül. Ez azt jelenti, hogy az egyik cukor hemiacetális csoportja reagál a másik alkohol alkoholcsoportjával, hogy acetált képezzen.

Általában ezeknek a kötéseknek a képződése kondenzációs reakciók útján történik, ahol minden egyes kötés során víz molekula szabadul fel.

Bizonyos reakciókban azonban az oxigén nem hagyja a cukormolekulát vízként, hanem az uridin-difoszfát nukleotid difoszfátcsoportjának részeként..

A glikozidkötéseket előidéző ​​reakciókat egy glikozil-transzferázok néven ismert enzimosztály katalizálja. A foszfátcsoport vagy egy nukleotid (például glükóz-6-foszfát, UDP-galaktóz) hozzáadásával kovalensen módosított cukor között alakulnak ki, amelyek a növekvő polimer lánchoz kötődnek.

A glikozid kötés hidrolízise

A glikozid kötések enyhén savas környezetben könnyen hidrolizálódhatnak, de ellenállnak a nagyon lúgos környezetnek.

A glikozidkötések enzimatikus hidrolízisét glikozidázként ismert enzimek közvetítik. Számos emlős nem rendelkezik ezekkel az enzimekkel a cellulóz lebomlásához, így nem képesek kivonni az energiát ebből a poliszacharidból, annak ellenére, hogy az alapvető szálforrás..

A kérődzők, mint például a tehenek, olyan baktériumokkal rendelkeznek, amelyek a bélükhöz kapcsolódnak, és olyan enzimeket termelnek, amelyek képesek lebontani a lebegő cellulózot, ami lehetővé teszi, hogy kihasználják a növényi szövetekben tárolt energiát..

A lizozim enzim, amelyet a szem könnyei és néhány bakteriális vírus termel, hidrolitikus aktivitása révén képes baktériumokat elpusztítani, ami megszakítja az N-acetil-glükózamin és az N-acetil-muraminsav közötti glikozidkötést a baktériumok sejtfalában..

sokféleség

Az oligoszacharidok, a poliszacharidok vagy a glikánok nagyon különböző molekulák, és ez annak köszönhető, hogy a monoszacharidok több módon kapcsolódhatnak egymáshoz, hogy magasabb rendű struktúrákat képezzenek.

Ez a sokféleség a fent említett tényből indul ki, hogy a cukrok különböző kötési régiókat lehetővé tevő hidroxilcsoportokat tartalmaznak, és a kötések a két lehetséges sztereoizomer között a cukor (α vagy β) anomer szénéhez viszonyítva fordulhatnak elő..

A cukor és bármely hidroxilezett vegyület, például alkoholok vagy aminosavak között glikozidkötések keletkezhetnek.

Emellett egy monoszacharid két glikozidkötést képezhet, így elágazási pontként szolgálhat, ami a sejtekben a glikánok vagy a poliszacharidok szerkezetének lehetséges komplexitását eredményezi..

típus

A glikozidkötések típusait illetően két kategória különböztethető meg: az oligo- és poliszacharidokat képező monoszacharidok és a glikoproteinekben vagy glikolipidekben előforduló glikozidkötések, amelyek szénhidrátok részei fehérjék vagy lipidek..

O-glikozid kötések

A monoszacharidok között O-glikozid kötések jönnek létre, amelyeket egy cukormolekula hidroxilcsoportja és egy másik anomer szén között reagáltatnak..

A diszacharidok a leggyakoribb oligoszacharidok közé tartoznak. A poliszacharidok több mint 20 egységnyi monoszacharidot tartalmaznak lineárisan összekapcsolva, és néha több ággal rendelkeznek.

A diszacharidokban, mint például a maltóz, laktóz és szacharóz, a leggyakoribb glikozidkötés az O-glikozid típusú. Ezek a kötések az α vagy β izomer formák szénatomjai és -OH között fordulhatnak elő.

Az oligo- és poliszacharidokban a glikozidkötések kialakulása függ a kötődő cukrok sztereokémiai jellegétől, valamint a szénatomok számától. Általában a 6 szénatomos cukrok esetében az 1-es és a 4-es vagy az 1-es és 6-os szénatomok között lineáris kötések jönnek létre.

Két fő típusa van az O-nak-glikozidok, amelyek a nómenklatúrától függően α és β vagy 1,2-cisz és 1,2-transz-glikozid.

A hulladék 1,2-cisz glikozilált, a-glikozidok D-glükóz, D-galaktóz, L-fukóz, D-xilóz vagy β-glikozidok esetében D-mannóz, L-arabinóz esetében; valamint 1,2-transz (β-glikozidok D-glükóz, D-galaktóz és α-glikozidok esetében a D-mannózhoz stb.) nagyon fontosak számos természetes összetevő számára.

O-glikoziláció

Az egyik leggyakoribb poszt-transzlációs módosítás a glikoziláció, amely magában foglal egy glükid rész hozzáadását egy növekvő peptidhez vagy fehérjéhez. A mucinok, szekréciós fehérjék nagy mennyiségben tartalmazhatnak O-glikozid kötésekkel összekapcsolt oligoszacharidláncokat.

Az O-glikozilezési folyamat az eukarióták Golgi komplexében megy végbe, és a fehérjék glükidos részhez való kötődését jelenti egy szerin vagy treonin aminosav -OH csoportja és az anomer szén közötti glikozidkötésen keresztül. cukor.

Ezen kötések kialakulását a szénhidrátok és a hidroxi-prolin és a hidroxi-linsavak között és a tirozin-maradékok fenolos csoportjával is megfigyeltük..

N-glikozid kötések

Az N-glikozid kötések a leggyakoribbak a glikozilált fehérjék között. Az N-glikozilezés főleg az eukarióták endoplazmatikus retikulumában fordul elő, a későbbiekben a Golgi-komplexben előforduló módosításokkal..

Az N-glikozilezés az Asn-Xxx-Ser / Thr konszenzus szekvencia jelenlététől függ. A glikozidkötés az aszparagin-oldallánc oldalláncának amid-nitrogénatomja és a cukor, amely a peptidlánchoz kötődik, között van..

Ezeknek a kötéseknek a képződése a glikozilezés során oligoszacharil-transzferáz néven ismert enzimtől függ, amely az oligoszacharidokat egy dolichol-foszfátból az aszparagin-maradékok amid-nitrogénjébe juttatja..

Más típusú glikozidkötések

S-glikozid kötések

Ezek a fehérjék és a szénhidrátok között is előfordulnak, ezeket N-terminális ciszteinekkel és oligoszacharidokkal rendelkező peptidek között figyelték meg. Az ilyen típusú kapcsolattal rendelkező peptideket eredetileg a vizeletben lévő fehérjékből és a glükóz oligoszacharidokhoz kötött humán eritrocitákból izoláltuk..

C-glikozid kötések

Ezeket először a transzláció utáni módosulásként (glikoziláció) figyelték meg a humán vizeletben lévő RNáz 2 triptofán maradékában és az eritrociták RNáz 2-ben. A mannóz C-glikozid kötéssel kötődik az aminosav 2-es helyzetében lévő szénhez..

nómenklatúra

A glikozid kifejezést olyan cukor leírására használjuk, amelynek anomer csoportját egy -OR (O-glikozidok), -SR (tioglikozidok), -SeR (szelenoglükozidok), -NR (N-glikozidok vagy glükózaminok) vagy akár -CR csoportok helyettesítik. (C-glikozidok).

Három különböző módon nevezhetők el:

(1) a monoszacharid megfelelő ciklikus formájának nevének "-o" terminálját "-ido" -val helyettesítjük, majd más szóval írjuk az R csoport szubsztituensének nevét;.

(2) a "glikoziloxi" kifejezést használjuk a monoszacharid nevének előtagjaként.

(3) a kifejezés használata O-glikozil, N-glikozil, S-glikozil vagy C-glikozil, mint a hidroxi-vegyület nevének előtagja.

referenciák

1. Bertozzi, C. R. és Rabuka D. (2009). A glikán sokféleség strukturális alapja. A. Varki, R. Cummings és J. Esko (szerk.), A glikobiológia alapjai (2. kiadás). New York: Cold Spring Harbor laboratóriumi sajtó. A www.ncbi.nlm.nih.gov fájlból származik
2. Biermann, C. (1988). A glikozid kötések hidrolízise és más hasítása a poliszacharidokban. A szénhidrát kémia és a biokémia előrehaladása, 46, 251-261.
3. Demchenko A. V. (2008). Kémiai glikozilációs kézikönyv: előrelépések a sztereoszelektivitásban és a terápiás relevanciában. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekuláris sejtbiológia (5. kiadás). Freeman, W. H. & Company.
5. Nelson, D. L. és Cox M. M. (2009). A biokémia Lehninger alapelvei. Omega kiadások (5. kiadás).
6. A szénhidrátok nómenklatúrája (1996. évi ajánlások). (1996). A www.qmul.ac.uk webhelyről származó
7. Soderberg, T. (2010). Szerves kémia biológiai hangsúlyozással, I. kötet. Kémiai Kar (1. kötet). Minnesota: Minnesota Egyetem Morris Digital Well. A www.digitalcommons.morris.umn.edu fájlból származó
8. Taylor, C. M. (1998). Glikopeptidek és glikoproteinek: Fókuszban a glikozid kötés. tetraéder, 54, 11317-11362.