A fehérje típusok, folyamatok és funkciók glikozilezése

az fehérje glikoziláció egy transzlációs utáni módosítás, amely lineáris vagy elágazó láncú oligoszacharid láncok hozzáadása egy fehérjéhez. A kapott glikoproteinek általában a szekréciós útvonal felszíni fehérjéi és fehérjei.

A glikoziláció az egyik leggyakoribb peptidmódosítás az eukarióta szervezetek között, de kimutatták, hogy az archaea és a baktériumok egyes fajtáiban is előfordul..

Az eukariótákban ez a mechanizmus az endoplazmatikus retikulum (ER) és a Golgi komplex között jelentkezik, különböző enzimek beavatkozásával mind a szabályozási folyamatokban, mind a kovalens fehérje + oligoszacharid kötések kialakításában..

index

• 1 A glikolizáció típusai
  • 1,1 N-glikozilezés
  • 1.2 O-glikoziláció
  • 1,3 C-mannozilezés
  • 1.4 Glipiation (az angol "Glypiation")
• 2 Folyamat
  • 2.1 Az eukariótákban
  • 2.2 Prokariótákban
• 3 Funkciók
  • 3.1 Fontosság
• 4 Referenciák

A glikolizáció típusai

Az oligoszacharid fehérjéhez való kötődési helyétől függően a glikoziláció 4 típusba sorolható:

N-glikozilációs

Mindezek közül a leggyakoribb, és akkor fordul elő, amikor az oligoszacharidok az Asn-X-Ser / Thr motívumban az aszparagin amidcsoport amidcsoportjának nitrogénatomjához kötődnek, ahol X lehet bármilyen aminosav a prolin kivételével..

O-glikozilációs

Amikor a szénhidrátok kötődnek a szerin, treonin, hidroxi-zin vagy tirozin hidroxilcsoportjához. Kevésbé gyakori módosítás és példák a fehérjék, mint a kollagén, a glikoforin és a mucinok.

C-mannosylation

Ez egy mannózmaradék hozzáadása, amely a fehérjéhez kötődik C-C kötéssel az indolcsoport triptofán maradékaiban lévő C2-vel..

Glipiación (angolul)Glypiation ")

A poliszacharid hídként szolgál ahhoz, hogy fehérjét egy membránban lévő glikozil-foszfatidilinozitol (GPI) horgonyhoz kössön..

folyamat

Az eukariótákban

az N-a glikoziláció az, amelyet részletesebben tanulmányoztunk. Az emlőssejtekben a folyamat durva ER-ben kezdődik, ahol egy előformázott poliszacharid kötődik a fehérjékhez, amikor a riboszómákból kiindulnak.

Az említett poliszacharid prekurzor 14 cukormaradékból áll, nevezetesen: 3 glükóz (Glc), 9 mannóz (man) és 2 N-acetil-glükózamin (GlcNAc) maradék..

Ez a prekurzor gyakori a növényekben, állatokban és egysejtű eukarióta szervezetekben. Ez a membránhoz kapcsolódik, ami egy Dolichol molekulával, az ER membránba ágyazott izoprenoid lipidnek köszönhető..

A szintézis után az oligoszacharidot az oligoszachariltranszferáz enzim komplex átadja egy fehérje tri-peptid Asn-X-Ser / Thr szekvenciájába tartozó aszparagin-maradéknak, miközben a transzlációt végzi.

Az oligoszacharid végén lévő három Glc-szekvencia jeleként szolgál a helyes szintézishez, és kivágják őket az egyik Man-maradékkal együtt, mielőtt a fehérjét a Golgi készülékbe továbbítjuk a további feldolgozáshoz..

A Golgi készülékben a glikoproteinekhez kötött oligoszacharid-részek galaktózmaradékok, sziálsav, fukóz és sok más hozzáadásával módosíthatók, ami sokkal nagyobb változatossággal és komplexitással rendelkező láncokat eredményez..

A glikozilezési folyamatok végrehajtásához szükséges enzimatikus gépek sok glikozil-transzferázt tartalmaznak cukrok, glükozidázok eltávolítása céljából, és a nukleotid-cukrok különböző hordozói a szubsztrátként használt hulladékhoz..

A prokariótákban

A baktériumok nem tartalmaznak intracelluláris membránrendszereket, így a kezdeti oligoszacharid (csak 7 maradék) képződése a plazmamembrán citoszolikus oldalán történik..

Ezt a prekurzort egy olyan lipidben szintetizáljuk, amelyet az ATP-függő flipáza a periplazmatikus térbe transzlokál, ahol a glikoziláció következik be.

Egy másik fontos különbség az eukarióták és a prokarióták glikozilezése között az, hogy a bakteriális oligoszacharid (oligoszacharid-transzferáz) transzferáz enzim a cukormaradványokat a már összehajtogatott fehérjék szabad részeihez továbbíthatja, nem úgy, ahogy azokat a riboszómák fordítják..

Ezen túlmenően az enzimet felismerő peptidmotívum nem ugyanaz az eukarióta tri-peptid szekvencia.

funkciók

az N-A glikoproteinekhez kapcsolódó oligoszacharidok több célt szolgálnak. Például egyes fehérjék ezt a poszt-transzlációs módosítást igénylik ahhoz, hogy struktúrájuk megfelelő összecsukását elérjék.

Másoknak stabilitást biztosítanak a proteolitikus lebomlás elkerülésével vagy azért, mert ez a rész biológiai funkciójának teljesítéséhez szükséges.

Mivel az oligoszacharidok erős hidrofil jellegűek, a fehérjéhez való kovalens hozzáadásuk szükségszerűen módosítja polaritásukat és oldhatóságukat, amelyek funkcionálisan relevánsak lehetnek..

Amint a membránfehérjékhez kapcsolódnak, az oligoszacharidok értékes információ hordozók. Részt vesznek a jelzési, kommunikációs, felismerési, migrációs és sejtadhéziós folyamatokban.

Fontos szerepet játszanak a véralvadásban, a gyógyulásban és az immunválaszban, valamint a fehérjék minőségének ellenőrzésében, amely a glikánoktól függ és amely nélkülözhetetlen a sejthez..

fontosság

Legalább 18 genetikai betegség kapcsolódik az emberi fehérjék glikozilációjához, amelyek közül néhány gyenge fizikai és mentális fejlődéssel jár, míg mások halálos kimenetelűek lehetnek..

A glikozilációs betegségekkel kapcsolatos felfedezések száma egyre növekszik, különösen gyermekbetegeknél. Ezek közül sok betegség veleszületett, és az oligoszacharid kialakulásának kezdeti szakaszával vagy az ezekben az eljárásokban részt vevő enzimek szabályozásával kapcsolatos hibákkal kapcsolatos..

Mivel a glikozilezett fehérjék nagy része képezi a glikokalicit, egyre nagyobb érdeklődés van annak ellenére, hogy a glikozilációs folyamatok mutációi vagy változásai a tumorsejtek mikrokörnyezetének megváltozásához kapcsolódhatnak, és ezáltal elősegíthetik a sejtek fejlődését. daganatos betegségekben és metasztázisok kialakulásában.

referenciák

1. Aebi, M. (2013). N-kapcsolt fehérje glikoziláció az ER-ben. Biochimica és Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
2. Dennis, J. W., Granovsky, M. és Warren, C. E. (1999). Fehérje glikoziláció a fejlődésben és a betegségben. BioEssays, 21(5), 412-421.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekuláris sejtbiológia (5. kiadás). Freeman, W. H. & Company.
4. Luckey, M. (2008). Membrán szerkezeti biológia: biokémiai és biofizikai alapokkal. Cambridge University Press. A www.cambrudge.org/9780521856553-ból származik
5. Nelson, D. L. és Cox M. M. (2009). A biokémia Lehninger alapelvei. Omega kiadások (5. kiadás).
6. Nothaft, H. és Szymanski, C. M. (2010). Protein-glikoziláció baktériumokban: édesebb, mint valaha. Nature Reviews Mikrobiológia, 8(11), 765-778.
7. Ohtsubo, K. és Marth, J. D. (2006). Glikoziláció az egészség és a betegség sejtmechanizmusaiban. sejt, 126(5), 855-867.
8. Spiro, R. G. (2002). Protein-glikoziláció: a glikopeptid kötések természete, eloszlása, enzimatikus képződése és betegségre gyakorolt ​​hatása. Glycobiology, 12(4), 43R-53R.
9. Stowell, S. R., Ju, T. és Cummings, R. D. (2015). Fehérje glikoziláció a rákban. A patológia éves felülvizsgálata: a betegség mechanizmusai, 10(1), 473-510.
10. Strasser, R. (2016). Növényi fehérje glikozilezés. Glycobiology, 26(9), 926-939.
11. Xu, C. és Ng, D. T. W. (2015). A fehérje összecsukásának glikozilációs irányított minőségellenőrzése. Természet vélemények Molekuláris sejtbiológia, 16(12), 742-752.
12. Zhang, X. és Wang, Y. (2016). Glikozilációs minőségellenőrzés a Golgi szerkezettel. Journal of Molecular Biology, 428(16), 3183-3193.