Länk glykosidiska egenskaper, typer och nomenklatur

den glykosidbindningar är de kovalenta bindningarna som förekommer mellan sockerarter (kolhydrater) och andra molekyler, vilka kan vara andra monosackarider eller andra molekyler av olika natur. Dessa länkar möjliggör förekomsten av flera grundläggande komponenter för livet, inte bara vid bildning av reservbränslen och strukturella element utan även av informationstransportmolekyler som är väsentliga för cellulär kommunikation.

Bildningen av polysackarider beror huvudsakligen på upprättandet av glykosidbindningar mellan de fria alkohol- eller hydroxylgrupperna i de individuella monosackaridenheterna.

Dock vissa komplexa polysackarider innehållande modifierade sockerarter som är kopplade till små molekyler eller grupper, såsom amino, sulfat och acetyl genom glykosidlänkar, som inte nödvändigtvis involverar frigörandet av en vattenmolekyl genom en kondensationsreaktion. Dessa förändringar är mycket vanliga i glykanema är närvarande i den extracellulära matrisen eller glykocalyx.

Glykosidbindningarna förekommer i flera cellulära sammanhang, bland annat föreningen av polarhuvudgruppen av några sphingolipider, väsentliga beståndsdelar i cellmembranen hos många organismer och bildandet av glykoproteiner och proteoglykaner.

Viktiga polysackarider, såsom cellulosa, kitin, agar, glykogen och stärkelse skulle inte vara möjliga utan glykosidbindningar. Likaså är glykosyleringen av proteiner, som förekommer i endoplasmatisk retikulum och i Golgi-komplexet, av stor betydelse för aktiviteten hos många proteiner..

Många oligo- och polysackarider fungerar som reservoarer av glukos, som strukturella komponenter eller som lim för cellbindning i vävnader.

Förhållandet mellan de glykosidiska bindningar i oligosackarider är analog med den i peptidbindningar i polypeptider och fosfodiesterbindningar i polynukleotiderna, med den skillnaden att det glykosidbindningar större mångfald.

index

• 1 Egenskaper
  • 1.1 Bildning av glykosidbindningen
  • 1.2 Hydrolys av glykosidbindningen
  • 1.3 Mångfald
• 2 typer
  • 2,1-O-glykosidbindningar
  • 2,2 N-glykosidbindningar
  • 2.3 Andra typer av glykosidbindningar
• 3 nomenklaturen
• 4 referenser

särdrag

Glykosidbindningarna är mycket mer varierade än deras analoger i proteiner och nukleinsyror, eftersom två sockermolekyler i princip kan kopplas samman på många sätt, eftersom de har flera OH-grupper som kan delta i träning av länken.

Dessutom är isomererna av monosackariderna, det vill säga en av de två orienteringarna som hydroxylgruppen kan ha i den cykliska strukturen med avseende på det anomera kolet, en ytterligare nivå av mångfald.

Isomererna har olika tredimensionella strukturer, liksom olika biologiska aktiviteter. Cellulosa och glykogen består av upprepade enheter av D-glukos men skiljer sig åt typen av glykosidbindning (a1-4 för glykogen och p1-4 för cellulosa) och har därför olika egenskaper och funktioner.

Och polypeptiderna har en polaritet med N- och C en annan, och polynukleotider har 5 'och 3', oligo- eller polysackarider har en polaritet som definieras av de reducerande ändarna och icke reducerande.

Den reducerande änden har ett fritt anomert centrum som inte bildar ett glykosidbindemedel med en annan molekyl, vilket således bevarar den kemiska reaktiviteten hos aldehyden.

Glykosidbindningen är den mest flexibla regionen hos en oligo- eller polysackariddel, eftersom stolen strukturella konformation av enskilda monosackarider är relativt styv.

Bildning av glykosidbindningen

Glykosidbindningen kan binda två molekyler av monosackarider genom det anomera kolet i en och hydroxylgruppen hos den andra. Det vill säga, hemiacetalgruppen av ett socker reagerar med alkoholgruppen i en annan för att bilda en acetal.

Generellt uppstår bildandet av dessa bindningar genom kondensationsreaktioner, där en molekyl vatten frisätts med varje bindning som bildar.

I vissa reaktioner lämnar emellertid syre inte sockermolekylen som vatten, utan som en del av difosfatgruppen av en uridindifosfatnukleotid.

Reaktionerna som ger upphov till glykosidbindningar katalyseras av en klass av enzymer som är kända som glykosyltransferaser. De bildas mellan ett socker kovalent modifierat genom tillsats av en fosfatgrupp eller en nukleotid (glukos 6-fosfat, UDP-galaktos, till exempel) som binder till den växande polymerkedjan.

Hydrolys av glykosidbindningen

Glykosidbindningar kan lätt hydrolyseras i svagt sura miljöer, men de motstår ganska alkaliska miljöer.

Den enzymatiska hydrolysen av glykosidbindningar medieras av enzymer som är kända som glykosidaser. Många däggdjur har inte dessa enzymer för nedbrytning av cellulosa, så att de inte kan extrahera energi från denna polysackarid, trots att det är en väsentlig fiberkälla.

Tjurar som exempelvis kor har bakterier i samband med deras tarmar som producerar enzymerna som är kapabla att försämra cellulosan som de intager, vilket gör att de kan dra nytta av den energi som lagras i växtvävnader.

Enzymet lysozym producerat i tårarna hos ögat och vissa bakterievirus, har förmåga att förstöra bakterier på grund av sin hydrolytiska aktivitet, som klyver glykosidbindningen mellan N-acetylglukosamin och N-acetylmuraminsyra i cellväggen av bakterien.

mångfald

Oligosackarider, polysackarider eller glykaner är mycket olika molekyler och detta beror på de olika sätten på vilka monosackarider kan kopplas samman för att bilda strukturer av högre ordning.

Denna mångfald börjar från det faktum, som nämnts ovan, att sockerarterna har hydroxylgrupper som tillåter olika bindningsregioner och att bindningarna kan uppstå mellan de två möjliga stereoisomererna med avseende på sockerets anomera kol (a eller p).

Glykosidbindningar kan bildas mellan ett socker och vilken som helst hydroxylerad förening, såsom alkoholer eller aminosyror.

Dessutom kan en monosackarid bilda två glykosidbindningar, så den kan fungera som en grenpunkt, introducera en potentiell komplexitet i strukturen av glykaner eller polysackarider i celler.

Typ

Som för typer av glykosidbindningar berörs, kan särskiljas i två kategorier: de glykosidlänkar mellan monosackarider som utgör oligo- och polysackarider, och glykosidbindningar som uppträder i glykoproteiner eller glykolipider, proteiner eller lipider med delar av glucider.

O-glykosidbindningar

O-glykosidbindningar uppträder mellan monosackarider, bildas genom reaktionen mellan hydroxylgruppen av en sockermolekyl och det anomera kolet i en annan.

Disackarider är bland de vanligaste oligosackariderna. Polysackarider har mer än 20 enheter monosackarider kopplade linjärt och ibland har de flera grenar.

I disackarider såsom maltos, laktos och sackaros är den vanligaste glykosidbindningen den O-glykosidiska typen. Dessa bindningar kan uppstå mellan kolatomerna och -OH av a- eller p-isomerformerna.

Bildningen av glykosidbindningar i oligo- och polysackarider beror på den stereokemiska naturen hos de sockerarter som binder, liksom på deras antal kolatomer. I allmänhet förekommer linjära bindningar mellan karbonerna 1 och 4 eller 1 och 6 för sockerarter med 6 kolatomer.

Det finns två huvudtyper av O-glykosider som, beroende på nomenklaturen, definieras som a och p eller 1,2-cis och 1,2-träns-glykosid.

Avfallet 1,2-cis glykosylerade, a-glykosider för D-glukos, D-galaktos, L-fukos, D-xylos eller P-glykosider för D-mannos, L-arabinos; såväl som 1,2-träns (P-glykosider för D-glukos, D-galaktos och a-glykosider för D-mannos, etc.), är av stor betydelse för många naturliga komponenter.

O-glykosylering

En av de vanligaste posttranslationella modifieringarna är glykosylering, vilket innefattar tillsats av en glucidisk del till en växande peptid eller protein. Muciner, sekretionsproteiner, kan innehålla stora mängder oligosackaridkedjor kopplade med O-glykosidbindningar.

Processen för O-glykosylering inträffar i Golgi komplex av eukaryoter och består av bindningen av proteiner till sockerdelen via en glykosidbindning mellan OH-gruppen av en aminosyrarest serin eller treonin och det anomera kolet av socker.

Bildandet av dessa bindningar mellan kolhydrater och hydroxiprolin och hydroxysinrester och med fenolgruppen tyrosinrester har också observerats..

N-glykosidbindningar

N-glykosidbindningar är de vanligaste bland glykosylerade proteiner. N-glykosylering sker huvudsakligen i eukaryotens endoplasmatiska retikulum, med efterföljande modifieringar som kan uppstå i Golgi-komplexet..

N-glykosylering beror på närvaron av konsensussekvensen Asn-Xxx-Ser / Thr. Glykosidbindningen är mellan amidkvävet i sidokedjan hos asparaginresterna och det anomera kolet i sockret som binder till peptidkedjan.

Bildningen av dessa bindningar under glykosylering beror på ett enzym som är känt som oligosaccharyltransferas, vilket överför oligosackariderna från ett dolicholfosfat till det amidiska kvävet av asparaginrester..

Andra typer av glykosidbindningar

S-glykosidbindningar

De uppträder också mellan proteiner och kolhydrater, de har observerats mellan peptider med N-terminala cystein och oligosackarider. Peptider med denna typ av länk isolerades initialt från proteiner i urin och humana erytrocyter bundna till glukosoligosackarider.

C-glykosidbindningar

De först observeras som en posttranslationell modifiering (glykosylering) en tryptofanrest vid två RNas närvarande i humant urin och RNas 2 erytrocyter. En mannos är bunden i kolposition 2 av indolkärnan av aminosyran via en länk C-glykosidisk.

nomenklatur

Termen glykosid används för att beskriva något socker vars anomera gruppen är ersatt med en -OR-grupp (O-glykosider), -SR (thioglucosides) -Ser (selenoglucósidos), -NR (N-glykosider eller glukosaminer) eller -CR (C-glykosider).

De kan namnges på tre olika sätt:

(1) ersätta "-o" terminalnamn motsvarande monosackarid cykliskt av "-ido" och innan skrivning, som ett annat ord, gruppnamnet substituenten R.

(2) med användning av termen "glykosyloxi" som prefixet för monosackaridnamnet.

(3) med termen O-glykosyl, N-glykosyl, S-glykosil eller C-glykosyl som ett prefix för namnet på hydroxiföreningen.

referenser

1. Bertozzi, C.R., och Rabuka, D. (2009). Strukturell grund för Glykanmångfald. I A. Varki, R. Cummings, och J. Esko (red.), Essentials of Glycobiology (Andra ed.). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Hämtad från www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Hydrolys och andra klyvningar av glykosidbindningar i polysackarider. Förskott i kolhydratkemi och biokemi, 46, 251-261.
3. Demchenko, A. V. (2008). Handbok för kemisk glykosylering: Framsteg i stereoselektivitet och terapeutisk relevans. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5: e upplagan). Freeman, W.H. & Company.
5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger-principerna för biokemi. Omega-utgåvor (5: e upplagan).
6. Koldioxidnomenklaturen (rekommendationer 1996). (1996). Hämtad från www.qmul.ac.uk
7. Soderberg, T. (2010). Organisk kemi med biologisk inriktning, volym I. Kemi fakultet (Volym 1). Minnesota: Universitetet i Minnesota Morris Digital Well. Hämtad från www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C.M. (1998). Glykopeptider och glykoproteiner: Fokus på den glykosidiska länken. Tetrahedron, 54, 11.317-11.362.