Link glykosidiske egenskaber, typer og nomenklatur

den glycosidbindinger er de kovalente bindinger der forekommer mellem sukkerarter (kulhydrater) og andre molekyler, som kan være andre monosaccharider eller andre molekyler af forskellig art. Disse links muliggør eksistensen af ​​flere grundlæggende komponenter til livet, ikke kun i dannelsen af ​​reservebrændstoffer og strukturelle elementer, men også af informationstransportmolekyler, der er afgørende for cellulær kommunikation.

Dannelsen af ​​polysaccharider afhænger primært af etableringen af ​​glycosidbindinger mellem de frie alkohol- eller hydroxylgrupper i de individuelle monosaccharidenheder.

Dog nogle komplekse polysaccharider indeholdende modificerede sukkerarter der er knyttet til små molekyler eller grupper, såsom amino, sulfat og acetyl med glycosidbindinger, som ikke nødvendigvis involverer frigivelse af et vandmolekyle ved en kondensationsreaktion. Disse modifikationer er meget almindelige i glycans til stede i den ekstracellulære matrix eller glycocalyx.

De glycosidiske bindinger forekommer i flere cellulære sammenhænge, ​​blandt dem foreningen af ​​polarhovedgruppen af ​​nogle sphingolipider, essentielle bestanddele af cellemembraner fra mange organismer og dannelsen af ​​glycoproteiner og proteoglycaner.

Vigtige polysaccharider såsom cellulose, chitin, agar, glycogen og stivelse ville ikke være mulige uden glycosidbindinger. Ligeledes er glycosyleringen af ​​proteiner, der forekommer i det endoplasmatiske retikulum og i Golgi-komplekset, af stor betydning for aktiviteten af ​​mange proteiner..

Talrige oligo- og polysaccharider virker som reservoirer af glucose som strukturelle komponenter eller som klæbemidler til cellebinding i væv.

Forholdet mellem de glycosidiske bindinger i oligosaccharider er analog med den af ​​peptidbindinger i polypeptider og phosphodiesterbindinger i polynukleotiderne, med den forskel, at der glycosidbindinger større mangfoldighed.

indeks

• 1 kendetegn
  • 1.1 Dannelse af glycosidbindingen
  • 1.2 Hydrolys af glycosidbindingen
  • 1.3 Mangfoldighed
• 2 typer
  • 2,1-O-glycosidbindinger
  • 2,2 N-glycosidbindinger
  • 2.3 Andre typer glycosidbindinger
• 3 nomenklaturen
• 4 referencer

funktioner

Glycosidbindingerne er meget mere varierede end deres analoger i proteiner og nukleinsyrer, da der i princippet to sukkermolekyler kan forbindes på mange måder, fordi de har flere OH-grupper, som kan deltage i træning af linket.

Derudover er isomererne af monosacchariderne, det vil sige en af ​​de to orienteringer, som hydroxylgruppen kan have i den cykliske struktur med hensyn til det anomere carbon, tilvejebringelse af et yderligere niveau af mangfoldighed.

Isomerne har forskellige tredimensionelle strukturer samt forskellige biologiske aktiviteter. Cellulose og glykogen består af gentagne enheder af D-glucose, men varierer i typen af ​​glycosidbinding (α1-4 for glycogen og β1-4 for cellulose) og har derfor forskellige egenskaber og funktioner.

Og polypeptiderne har en polaritet med N- og C en anden, og polynukleotider har 5 'og 3', oligo- eller polysaccharider har en polaritet defineret af de reducerende ender og ikke-reducerende.

Reduktionsenden har et frit anomert centrum, der ikke danner en glycosidbinding med et andet molekyle og således bevarer aldehydets kemiske reaktivitet.

Glycosidbinding er den mest fleksible region af en oligo- eller polysacchariddel, da stolekonstruktiv konformation af individuelle monosaccharider er forholdsvis stiv.

Dannelse af glycosidbindingen

Glycosidbindingen kan binde to molekyler monosaccharider gennem det anomere carbon i en og hydroxylgruppen i den anden. Det vil sige, at hemiacetalgruppen af ​​et sukker reagerer med alkoholgruppen af ​​en anden for at danne en acetal.

Generelt forekommer dannelsen af ​​disse bindinger ved kondensationsreaktioner, hvor et molekyle vand frigives med hver binding der dannes.

I nogle reaktioner forlader oxygen imidlertid ikke sukkermolekylet som vand, men som en del af diphosphatgruppen af ​​et uridindiphosphat-nukleotid.

Reaktionerne, som giver anledning til glycosidbindinger, katalyseres af en klasse enzymer kendt som glycosyltransferaser. De dannes mellem et sukker kovalent modificeret ved tilsætning af en phosphatgruppe eller et nukleotid (Glucose 6-phosphat, UDP-galactose, for eksempel), som binder til den voksende polymerkæde.

Hydrolyse af glycosidbindingen

Glykosidbindinger kan let hydrolyse i lidt sure omgivelser, men de modstår ret alkaliske miljøer.

Den enzymatiske hydrolyse af glycosidbindinger medieres af enzymer kendt som glycosidaser. Mange pattedyr har ikke disse enzymer til nedbrydning af cellulose, så de ikke er i stand til at udvinde energi fra dette polysaccharid, på trods af at de er en væsentlig kilde til fiber.

Ruminanter som f.eks. Køer har bakterier forbundet med deres tarm, der producerer enzymerne, der er i stand til at nedbryde den cellulose, de indtager, hvilket gør dem i stand til at udnytte den energi, der opbevares i plantevæv.

Enzymet lysozym produceret i tårer i øjet og nogle bakterielle virus, er i stand til at ødelægge bakterier på grund af dets hydrolytiske aktivitet, som spalter glycosidbindingen mellem N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre i cellevæggen af ​​bakterierne.

mangfoldighed

Oligosaccharider, polysaccharider eller glycaner er meget forskellige molekyler, og dette skyldes de mange måder, hvorpå monosaccharider kan kobles sammen for at danne strukturer af højere orden.

Denne mangfoldighed starter fra det faktum, som nævnt ovenfor, at sukkerarterne har hydroxylgrupper, der tillader forskellige bindingsregioner, og at bindingerne kan forekomme mellem de to mulige stereoisomerer med hensyn til sukkerets anomere carbon (a eller p).

Glykosidbindinger kan dannes mellem et sukker og en hvilken som helst hydroxyleret forbindelse, såsom alkoholer eller aminosyrer.

Derudover kan et monosaccharid danne to glycosidbindinger, så det kan fungere som et grenpunkt, der indfører en potentiel kompleksitet i strukturen af ​​glycaner eller polysaccharider i celler.

typen

Som for typer af glycosidbindinger beskæftiger sig med, kan der skelnes mellem to kategorier: glycosidbindingerne mellem monosaccharider udgør oligo- og polysaccharider, og glycosidbindinger forekommer i glycoproteiner eller glycolipider, proteiner eller lipider med dele af glucider.

O-glycosidbindinger

O-glycosidbindinger forekommer mellem monosaccharider, dannes ved reaktionen mellem hydroxylgruppen af ​​et sukkermolekyle og det anomeriske carbon i en anden.

Disaccharider er blandt de mest almindelige oligosaccharider. Polysaccharider har mere end 20 enheder monosaccharider forbundet sammen lineært og nogle gange har flere grene.

I disaccharider såsom maltose, lactose og saccharose er den mest almindelige glycosidbinding den O-glycosidiske type. Disse bindinger kan forekomme mellem carbonerne og -OH af a- eller p-isomerformerne.

Dannelsen af ​​glycosidbindinger i oligo- og polysaccharider afhænger af den stereokemiske karakter af de sukkerarter, der binder, såvel som på deres antal carbonatomer. For sukkerarter med 6 carbonatomer forekommer der generelt lineære bindinger mellem carbon 1 og 4 eller 1 og 6.

Der er to hovedtyper af O-glycosider, der afhænger af nomenklaturen, defineres som a og p eller 1,2-cis og 1,2-trans-glycosid.

Affaldet 1,2-cis glycosylerede, a-glycosider til D-glucose, D-galactose, L-fucose, D-xylose eller β-glycosider til D-mannose, L-arabinose; såvel som 1,2-trans (β-glycosider til D-glucose, D-galactose og α-glycosider til D-mannose etc.) er af stor betydning for mange naturlige komponenter.

O-glycosylering

En af de mest almindelige posttranslationelle modifikationer er glycosylering, hvilket indebærer tilsætning af en glucidisk del til et voksende peptid eller protein. Muciner, sekretionsproteiner, kan indeholde store mængder oligosaccharidkæder forbundet med O-glycosidbindinger.

Processen med O-glycosylering forekommer i Golgi komplekset af eukaryoter og består af bindingen af ​​proteiner til sukkerdelen via en glycosidbinding mellem OH-gruppen i en aminosyrerest serin eller threonin og det anomere carbon af sukker.

Dannelsen af ​​disse bindinger mellem kulhydrater og hydroxyprolin og hydroxylysinrester og med den phenoliske gruppe tyrosinrester er også blevet observeret..

N-glycosidbindinger

N-glycosidbindinger er de mest almindelige blandt glycosylerede proteiner. N-glycosylering forekommer hovedsageligt i eukaryotets endoplasmatiske retikulum, med efterfølgende modifikationer, som kan forekomme i Golgi-komplekset..

N-glycosylering afhænger af tilstedeværelsen af ​​konsensussekvensen Asn-Xxx-Ser / Thr. Glycosidbindingen er mellem amidkvælvet i sidekæden af ​​asparaginresterne og det anomeriske carbon i sukkeret, som binder til peptidkæden.

Dannelsen af ​​disse bindinger under glycosylering afhænger af et enzym kendt som oligosaccharyltransferase, som overfører oligosacchariderne fra et dolicholphosphat til det amidiske nitrogen af ​​asparaginrester..

Andre typer af glycosidbindinger

S-glycosidbindinger

De forekommer også mellem proteiner og kulhydrater, de er blevet observeret mellem peptider med N-terminale cysteiner og oligosaccharider. Peptider med denne type link blev oprindeligt isoleret fra proteiner i urin og humane erythrocytter bundet til glucose-oligosaccharider.

C-glycosidbindinger

De blev først observeret som en posttranslationel modifikation (glycosylering) en tryptophanrest ved 2 RNase stede i human urin og RNase 2 erythrocytter. En mannose er bundet i carbon 2-stillingen i indolkernen af ​​aminosyren via et link C-glycosidisk.

nomenklatur

Udtrykket glycosid anvendes til at beskrive enhver sukker hvis anomere gruppe er erstattet med en -O-gruppe (O-glycosider), -SR (thioglucosides) -Ser (selenoglucósidos), -NR (N-glycosider eller glucosaminer) eller -CR (C-glycosider).

De kan navngives på tre forskellige måder:

(1) udskiftning af "-o" terminalnavn tilsvarende monosaccharid cyklisk ved "-ido" og før skrivning, som et andet ord, gruppen navn substituenten R.

(2) at bruge udtrykket "glycosyloxy" præfiks navn monosaccharid.

(3) ved hjælp af udtrykket O-glycosyl, N-glycosyl, S-glycosil eller C-glycosyl som et præfiks for navnet på hydroxyforbindelsen.

referencer

1. Bertozzi, C. R., & Rabuka, D. (2009). Strukturelle grundlag for Glycan Mangfoldighed. I A. Varki, R. Cummings, og J. Esko (Eds.), Essentials of Glycobiology (2. udgave). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Hentet fra www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Hydrolyse og andre spaltninger af glycosidiske bindinger i polysaccharider. Fremskridt inden for kulhydratkemi og biokemi, 46, 251-261.
3. Demchenko, A. V. (2008). Håndbog om kemisk glycosylering: Fremskridt i stereoselektivitet og terapeutisk relevans. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. udgave). Freeman, W. H. & Company.
5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger principper for biokemi. Omega udgaver (5. udgave).
6. Nomenklatur for kulhydrater (henstillinger 1996). (1996). Hentet fra www.qmul.ac.uk
7. Soderberg, T. (2010). Organisk kemi med biologisk vægt, bind I. Kemi Fakultet (Vol. 1). Minnesota: Universitetet i Minnesota Morris Digital Well. Hentet fra www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C. M. (1998). Glycopeptider og glycoproteiner: Fokus på den glycosidiske forbindelse. Tetrahedron, 54, 11.317-11.362.