Glycosylering af proteintyper, proces og funktioner



den proteinglycosylering er en posttranslationel modifikation bestående af tilsætningen af ​​lineære eller forgrenede oligosaccharidkæder til et protein. De resulterende glycoproteiner er generelt overfladeproteiner og proteiner fra den sekretoriske vej.

Glycosylering er en af ​​de mest almindelige peptidændringer blandt eukaryote organismer, men det har også vist sig at forekomme hos nogle arter af aræa og bakterier.

I eukaryoter forekommer denne mekanisme mellem det endoplasmatiske reticulum (ER) og Golgi-komplekset, med mellemkomst af forskellige enzymer involveret i både regulerende processer og dannelsen af ​​kovalente bindinger oligosaccharid protein +.

indeks

  • 1 Typer af glykolisering
    • 1,1 N-glycosylering
    • 1,2-O-glycosylering
    • 1,3 C-mannosylering
    • 1.4 Glipiation (fra den engelske "Glypiation")
  • 2 proces
    • 2.1 I eukaryoter
    • 2.2 I prokaryoter
  • 3 funktioner
    • 3.1 Betydning
  • 4 referencer

Typer af glykolisering

Afhængigt af oligosaccharidets bindingssted til proteinet kan glycosylering klassificeres i 4 typer:

N-glycosylering

Det er den mest almindelige af alle og opstår, når oligosacchariderne binder til nitrogenet i amidgruppen af ​​asparaginrester i Asn-X-Ser / Thr-motivet, hvor X kan være en hvilken som helst aminosyre undtagen prolin.

O-glycosylering

Når kulhydrater binder til hydroxylgruppen af ​​serin, threonin, hydroxylysin eller tyrosin. Det er en mindre almindelig modifikation, og eksempler er proteiner som collagen, glycophorin og muciner.

C-mannosylering

Den består i tilsætning af en mannoserest, der er bundet til proteinet ved hjælp af et C-C-bind med C2 i indolgruppen i tryptophanrester.

Glipiación (fra engelsk "Glypiation ")

Et polysaccharid virker som en bro til at binde et protein til et glycosylphosphatidylinositol (GPI) anker i membranen.

proces

I eukaryoter

den N-glycosylering er den, der er blevet undersøgt mere detaljeret. I pattedyrsceller starter processen i det grove ER, hvor et præformeret polysaccharid binder til proteinerne, når de kommer ud fra ribosomerne.

Den nævnte polysaccharidprecursor er sammensat af 14 sukkerrester, nemlig: 3 glucose (Glc), 9 mannose (Man) og 2 N-acetylglucosamin (GlcNAc) rester.

Denne prækursor er almindelig hos planter, dyr og encellulære eukaryote organismer. Det er forbundet med membranen takket være et link til et dolichol molekyle, et isoprenoid lipid indlejret i ER membranen.

Efter syntese er oligosaccharidet overført af oligosaccharyltransferase enzymkompleks til en asparaginrest i peptidet, herunder tri sekvens Asn-X-Ser / Thr af et protein, mens dette bliver oversat.

De tre Glc rester ved udgangen af ​​oligosaccharidet tjener som signal syntese korrekte dette, og spaltes af et af de Man rester før proteinet transporteres til Golgi til yderligere behandling.

En gang i Golgi-apparatet, kan dele af oligosaccharider knyttet til glycoproteiner modificeres ved tilsætning af galactoserester, sialinsyre og fucose mange andre kæder, hvilket giver meget større variation og kompleksitet.

Den enzymatiske maskineri nødvendige for at gennemføre de glycosylerings processer indbefatter talrige glycosyltransferaser for tilsætning af sukker, glycosidaser til fjernelse, og forskellige nukleotid sukkertransportører for levering af affald anvendt som substrater.

I prokaryoter

Bakterier har ikke intracellulære membran systemer, så dannelsen af ​​det oprindelige oligosaccharid (af kun 7 rester) forekommer på den cytosoliske side af plasmamembranen.

Denne precursor syntetiseres på et lipid, som derefter translokeres af en ATP-afhængig flipase til det periplasmatiske rum, hvor glycosylering forekommer.

En anden vigtig forskel mellem glycosyleringen af ​​eukaryoter og prokaryoter er transferase-enzym oligosaccharider (oligosaccharyltransferaser) bakterier kan overføre sukkerrester til frie dele af foldede proteiner og ikke som disse er oversat af ribosomer.

Derudover er peptidmotivet, der genkender dette enzym, ikke den samme eukaryotiske tri-peptidsekvens.

funktioner

den N-Oligosaccharider forbundet med glycoproteiner tjener flere formål. For eksempel kræver nogle proteiner denne posttranslationelle modifikation for at opnå en passende foldning af deres struktur.

For andre giver det stabilitet enten ved at undgå proteolytisk nedbrydning eller fordi denne del er nødvendig for at opfylde dens biologiske funktion.

Da oligosaccharider har en stærk hydrofil karakter, ændrer deres kovalente tilsætning til et protein nødvendigvis deres polaritet og opløselighed, hvilket kan være funktionelt relevant.

Når først de er fæstnet til membranproteiner, er oligosaccharider værdifulde bærere af information. De deltager i processerne for signalering, kommunikation, anerkendelse, migration og celleadhæsion.

De har en vigtig rolle i blodkoagulering, helbredelse og immunrespons, såvel som ved behandling af proteinkvalitetskontrol, som er afhængig af glycaner og uundværlig for cellen.

betydning

Mindst 18 genetiske sygdomme har været forbundet med glycosylering af proteiner hos mennesker, hvoraf nogle involverer dårlig fysisk og mental udvikling, mens andre kan være fatale.

Der er et stigende antal opdagelser relateret til glycosyleringssygdomme, især hos pædiatriske patienter. Mange af disse lidelser er medfødte og har at gøre med defekter forbundet med de indledende stadier af oligosacchariddannelse eller med reguleringen af ​​enzymer involveret i disse processer.

Da meget af de glycosylerede proteiner danner glycocalyx, er der en voksende interesse i at kontrollere, at mutationer eller ændringer i glycosylering processer kan vedrøre ændringen af ​​mikromiljøet af tumorceller og derved fremme progression tumorer og udvikling af metastaser hos cancerpatienter.

referencer

  1. Aebi, M. (2013). N-koblet proteinglycosylering i ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J.W., Granovsky, M. & Warren, C.E. (1999). Protein glycosylering i udvikling og sygdom. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. 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.
  4. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiske og biofysiske fundamenter. Cambridge University Press. Hentet fra www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger principper for biokemi. Omega udgaver (5. udgave).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Proteinglykosylering i bakterier: Sødere end nogensinde. Natur Anmeldelser Mikrobiologi, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J. D. (2006). Glycosylering i cellulære mekanismer af sundhed og sygdom. Cell, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R.G. (2002). Proteinglykosylering: natur, fordeling, enzymatisk dannelse og sygdomsimplikationer af glycopeptidbindinger. Glycobiology, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S. R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Proteinglycosylering i cancer. Årlig gennemgang af patologi: Sygdomsmekanismer, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Plant protein glycosylering. Glycobiology, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Glycosyleringsorienteret kvalitetskontrol af proteinfoldning. Naturanmeldelser Molecular Cell Biology, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Glycosylering Kvalitetskontrol af Golgi Structure. Journal of Molecular Biology, 428(16), 3183-3193.