Glykosylering av proteintyper, process och funktioner



den protein glykosylering är en posttranslationell modifikation bestående av tillsatsen av linjära eller grenade oligosackaridkedjor till ett protein. De resulterande glykoproteinerna är i allmänhet ytproteiner och proteiner i den sekretoriska vägen.

Glykosylering är en av de vanligaste ändringarna mellan peptid eukaryota organismer, men också har visat sig äga rum i vissa arter av arkéer och bakterier.

I eukaryoter sker denna mekanism mellan det endoplasmatiska retiklet (ER) och Golgi-komplexet, med ett ingripande av olika enzymer som är involverade både i regleringsprocesser och bildningen av kovalenta bindningar oligosackarid-protein +.

index

  • 1 Typer av glykolisering
    • 1,1 N-glykosylering
    • 1,2-O-glykosylering
    • 1,3 C-mannosylering
    • 1.4 Glipiation (från engelska "Glypiation")
  • 2 Process
    • 2.1 I eukaryoter
    • 2.2 I prokaryoter
  • 3 funktioner
    • 3.1 Betydelse
  • 4 referenser

Typer av glykolisering

Beroende på bindningssätet för oligosackariden till proteinet kan glykosylering klassificeras i 4 typer:

N-glykosylering

Det är det vanligaste av allt och uppstår när oligosackariderna binder till kvävet i amidgruppen av asparaginrester i Asn-X-Ser / Thr-motivet, där X kan vara vilken som helst aminosyra förutom prolin.

O-glykosylering

När kolhydrater binder till hydroxylgruppen av serin, treonin, hydroxysin eller tyrosin. Det är en mindre vanligt modifiering och exempel är proteiner som kollagen, glykophorin och muciner.

C-mannosylering

Den består i tillsats av en mannosrest som är bunden till proteinet med en C-C-bindning med C2 i indolgruppen i tryptofanrester.

Glipiación (från engelska "Glypiering ")

En polysackarid verkar som en bro för att binda ett protein till ett glykosylfosfatidylinositol (GPI) ankar i membranet.

process

I eukaryoter

den N-glykosylering är den som har studerats mer i detalj. I däggdjursceller börjar processen i det grova ER, där en förformad polysackarid binder till proteinerna när de kommer ut från ribosomerna.

Nämnda polysackaridprekursor består av 14 sockerrester, nämligen: 3 glukos (Glc), 9 mannos (Man) och 2 N-acetylglukosamin (GlcNAc) rester.

Denna föregångare är vanlig i växter, djur och encellulära eukaryota organismer. Det är kopplat till membranet tack vare en länk med en dolichol-molekyl, en isoprenoid lipid inbäddad i ER-membranet.

Efter syntes, är oligosackariden överförs av oligosackaryltransferas enzymkomplexet till en asparaginrest i peptiden inklusive tri sekvensen Asn-X-Ser / Thr av ett protein medan detta håller på att översättas.

De tre Glc-resterna i slutet av oligosackariden tjänar som en signal för den korrekta syntesen av detta och de exciseras tillsammans med en av Man-resterna innan proteinet tas till Golgi-apparaten för vidare bearbetning..

En gång i Golgi-apparaten, kan delar av oligosackarider bundna till glykoproteiner modifieras genom tillsatsen av galaktosrester, sialinsyra och fukos många andra kedjor som ger mycket större variation och komplexitet.

Den enzymatiska maskineri som krävs för att utföra de glykosylerings processer innehåller många glykosyltransferaser för tillsättning av sockerarter, glykosidaser för avlägsnande, och olika nukleotid sockertransportörer för leverans av avfall som används som substrat.

I prokaryoter

Bakterier har inte intracellulära membransystem, så bildandet av den ursprungliga oligosackariden (av endast 7 rester) sker på den cytosoliska sidan av plasmamembranet.

Denna precursor syntetiseras på en lipid som sedan translokeras av ett ATP-beroende flipas till det periplasmatiska utrymmet, där glykosylering sker.

En annan viktig skillnad mellan glykosylering av eukaryoter och prokaryoter är transferas enzym oligosackarider (oligosackaryltransferas) bakterier kan överföra sockerrester till fria partier av veckade proteiner och inte eftersom dessa är translateras av ribosomer.

Dessutom är peptidmotivet som känner igen detta enzym inte samma eukaryotiska tri-peptidsekvens.

funktioner

den N-Oligosackarider kopplade till glykoproteiner tjänar flera syften. Exempelvis kräver vissa proteiner denna posttranslationella modifiering för att uppnå adekvat vikning av deras struktur.

För andra ger det stabilitet, antingen genom att undvika proteolytisk nedbrytning eller eftersom denna del är nödvändig för att uppfylla sin biologiska funktion.

Eftersom oligosackarider har en stark hydrofil egenskap, ändrar deras kovalenta tillsats till ett protein nödvändigtvis sin polaritet och löslighet, som kan vara funktionellt relevant.

En gång bunden till membranproteiner är oligosackarider värdefulla bärare av information. De deltar i processerna för signalering, kommunikation, erkännande, migration och celladhesion.

De har en viktig roll i blodkoagulering, helande och immunsvar, såväl som vid behandling av proteinkvalitetskontroll, vilken är beroende av glykaner och oumbärlig för cellen.

betydelse

Minst 18 genetiska sjukdomar har kopplats till glykosylering av proteiner hos människor, av vilka vissa inbegriper dålig fysisk och psykisk utveckling, medan andra kan vara dödliga.

Det finns ett växande antal upptäckter relaterade till glykosyleringssjukdomar, särskilt hos barn. Många av dessa störningar är medfödda och har att göra med defekter associerade med de initiala stadierna av oligosackaridbildning eller med reglering av enzymerna som är involverade i dessa processer.

Eftersom mycket av de glykosylerade proteinerna bildar glykocalyx, finns det ett växande intresse för att kontrollera att mutationer eller förändringar i glykosylering processer kan hänföra sig till förändring av mikromiljön av tumörceller och därigenom främja progression tumörer och utveckling av metastaser hos cancerpatienter.

referenser

  1. Aebi, M. (2013). N-bunden proteoglykosylering i ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J.W., Granovsky, M., & Warren, C.E. (1999). Proteinglykosylering i utveckling och sjukdom. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. 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.
  4. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiska och biofysiska fundament. Cambridge University Press. Hämtad från www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger-principerna för biokemi. Omega-utgåvor (5: e upplagan).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Proteinglykosylering i bakterier: sötare än någonsin. Naturrecensioner Mikrobiologi, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K. & Marth, J.D. (2006). Glykosylering i cellulära mekanismer av hälsa och sjukdom. cell, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R.G. (2002). Proteinglykosylering: natur, fördelning, enzymatisk bildning och sjukdomsimplikationer av glykopeptidbindningar. Glykobiologi, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S. R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Proteinglykosylering i cancer. Årlig granskning av patologi: Sjukdomssystem, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Växtprotein glykosylering. Glykobiologi, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Glykosyleringsstyrd kvalitetskontroll av proteinvikning. Naturrecensioner Molecular Cell Biology, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Glykosyleringskvalitetskontroll av Golgi-strukturen. Journal of Molecular Biology, 428(16), 3183-3193.