Glykosylace proteinových typů, proces a funkce



proteinová glykosylace "Post-translační modifikace" je post-translační modifikace spočívající v přidání lineárních nebo rozvětvených oligosacharidových řetězců k proteinu. Výsledné glykoproteiny jsou obecně povrchové proteiny a proteiny sekreční dráhy.

Glykosylace je jednou z nejběžnějších modifikací peptidů mezi eukaryotickými organismy, ale bylo prokázáno, že se vyskytuje také u některých druhů archaea a bakterií..

U eukaryot se tento mechanismus vyskytuje mezi endoplazmatickým retikulem (ER) a Golgiho komplexem, s intervencí různých enzymů zapojených jak do regulačních procesů, tak do tvorby kovalentních proteinů + oligosacharidových vazeb.

Index

  • 1 Typy glykolizace
    • 1,1 N-glykosylace
    • 1.2 O-glykosylace
    • 1,3 C-mannosylace
    • 1.4 Glipiation (z anglického "Glypiation")
  • 2 Proces
    • 2.1 U eukaryot
    • 2.2 Prokaryoty
  • 3 Funkce
    • 3.1 Význam
  • 4 Odkazy

Typy glykolizace

V závislosti na vazebném místě oligosacharidu k proteinu lze glykosylaci klasifikovat do 4 typů:

N-glykosylace

Je to nejčastější ze všech a vyskytuje se, když se oligosacharidy vážou na dusík amidové skupiny asparaginových zbytků v motivu Asn-X-Ser / Thr, kde X může být jakákoliv aminokyselina kromě prolinu.

O-glykosylace

Když se sacharidy váží na hydroxylovou skupinu serinu, threoninu, hydroxylysinu nebo tyrosinu. Je to méně obvyklá modifikace a příklady jsou proteiny, jako je kolagen, glykoforin a mucin.

C-manilace

Spočívá v přidání manózového zbytku, který je vázán na protein vazbou C-C s C2 indolové skupiny v tryptofanových zbytcích.

Glipiación (z angličtiny)Glypiace ")

Polysacharid působí jako můstek pro navázání proteinu na kotvu glykosylfosfatidylinositol (GPI) v membráně.

Proces

V eukaryotech

N-glykosylace je ta, která byla podrobněji studována. V savčích buňkách tento proces začíná v hrubém ER, kde se předem vytvořený polysacharid váže na proteiny, jak se vynořují z ribozomů.

Uvedený prekurzor polysacharidu se skládá ze 14 zbytků cukru, a to: 3 zbytky glukózy (Glc), 9 manózy (Man) a 2 N-acetylglukosamin (GlcNAc).

Tento prekurzor je běžný u rostlin, zvířat a jednobuněčných eukaryotických organismů. Je spojen s membránou díky spojení s molekulou dolicholu, izoprenoidním lipidem uloženým v membráně ER.

Po jeho syntéze je oligosacharid přenesen enzymovým komplexem oligosacaryltransferázy na asparaginový zbytek obsažený v tri-peptidové sekvenci Asn-X-Ser / Thr proteinu, zatímco je translatován..

Tři Glc zbytky na konci oligosacharidu slouží jako signál pro správnou syntézu a jsou vyříznuty společně s jedním z Man zbytků předtím, než je protein odebrán do Golgiho aparátu pro další zpracování..

Jakmile jsou v Golgiho aparátu, oligosacharidové části vázané na glykoproteiny mohou být modifikovány přidáním galaktózových zbytků, kyseliny sialové, fukosy a mnoha dalších, které poskytují řetězce s mnohem větší rozmanitostí a složitostí.

Enzymatický aparát potřebný pro provádění glykosylačních procesů zahrnuje četné glykosyltransferázy pro přidání cukrů, glykosidas pro jejich odstranění a různé transportéry nukleotidových cukrů pro příspěvek odpadu použitého jako substráty..

V prokaryotech

Bakterie nemají intracelulární membránové systémy, takže tvorba počátečního oligosacharidu (pouze 7 zbytků) se vyskytuje na cytosolické straně plazmatické membrány..

Tento prekurzor je syntetizován na lipidu, který je pak translokován flipázou závislou na ATP do periplazmatického prostoru, kde dochází ke glykosylaci..

Dalším důležitým rozdílem mezi glykosylací eukaryot a prokaryot je, že bakteriální oligosacharidový (oligosacaryltransferázový) transferázový enzym může přenášet cukerné zbytky do volných částí již složených proteinů, ne tak, jak jsou translatovány ribozomy..

Navíc peptidový motiv, který tento enzym rozpoznává, není stejná eukaryotická tri peptidová sekvence.

Funkce

N-Oligosacharidy spojené s glykoproteiny slouží několika účelům. Některé proteiny například vyžadují tuto posttranslační modifikaci, aby se dosáhlo odpovídajícího složení jejich struktury.

Jiným poskytuje stabilitu, buď tím, že se vyhne proteolytické degradaci nebo proto, že tato část je nezbytná pro splnění její biologické funkce.

Protože oligosacharidy mají silnou hydrofilní povahu, jejich kovalentní adice k proteinu nutně modifikuje jejich polaritu a rozpustnost, což může být funkčně relevantní..

Po připojení k membránovým proteinům jsou oligosacharidy cenným nosičem informací. Podílí se na procesech signalizace, komunikace, rozpoznávání, migrace a buněčné adheze.

Mají důležitou úlohu při srážení krve, hojení a imunitní odpovědi, stejně jako při zpracování kontroly kvality proteinů, která je závislá na glykanech a je nezbytná pro buňku..

Význam

Alespoň 18 genetických onemocnění bylo spojeno s glykosylací proteinů u lidí, z nichž některé zahrnují špatný fyzický a duševní vývoj, zatímco jiné mohou být fatální..

Existuje stále více objevů souvisejících s glykosylačními chorobami, zejména u pediatrických pacientů. Mnohé z těchto poruch jsou vrozené a mají co do činění s defekty spojenými s počátečním stupněm tvorby oligosacharidů nebo s regulací enzymů zapojených do těchto procesů..

Vzhledem k tomu, že velká část glykosylovaných proteinů tvoří glykokalyx, existuje stále větší zájem o kontrolu, zda mutace nebo změny v glykosylačních procesech mohou být spojeny se změnou mikroprostředí nádorových buněk a tím podpořit progresi nádorových buněk. u nádorových pacientů.

Odkazy

  1. Aebi, M. (2013). N-vázaná proteinová glykosylace v ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C.E. (1999). Proteinová glykosylace ve vývoji a onemocnění. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekulární buněčná biologie (5. vydání). Freeman, W. H. & Company.
  4. Luckey, M. (2008). Membránová strukturní biologie: s biochemickými a biofyzikálními základy. Cambridge University Press. Zdroj: www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerovy principy biochemie. Vydání Omega (5. vydání).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Proteinová glykosylace v bakteriích: Sladší než kdy jindy. Příroda Recenze Mikrobiologie, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J. D. (2006). Glykosylace v buněčných mechanismech zdraví a nemoci. Buňka, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R.G. (2002). Proteinová glykosylace: příroda, distribuce, enzymatická tvorba a implikace glykopeptidových vazeb. Glykobiologie, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S. R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Proteinová glykosylace u rakoviny. Výroční přehled patologie: Mechanismy nemoci, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Glykosylace rostlinného proteinu. Glykobiologie, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Kontrola kvality glykosylace řízené kvality skládání proteinů. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Kontrola kvality glykosylace pomocí Golgiho struktury. Žurnál molekulární biologie, 428(16), 3183-3193.