Linkkiglykosidiset ominaisuudet, tyypit ja nimikkeistö



glykosidisidokset ovat kovalenttiset sidokset, jotka esiintyvät sokereiden (hiilihydraattien) ja muiden molekyylien välillä, jotka voivat olla muita monosakkarideja tai muita eri luonteisia molekyylejä. Nämä linkit mahdollistavat elämälle monien perustekijöiden olemassaolon paitsi varaosapolttoaineiden ja rakenteellisten elementtien muodostamisessa, myös solukkoviestinnän kannalta välttämättömissä tietoliikennemolekyyleissä..

Polysakkaridien muodostuminen riippuu ensisijaisesti glykosidisidosten muodostumisesta yksittäisten monosakkaridiyksiköiden vapaan alkoholin tai hydroksyyliryhmien välillä.

Jotkut kompleksiset polysakkaridit sisältävät kuitenkin modifioituja sokereita, jotka ovat sitoutuneet pieniin molekyyleihin tai ryhmiin, kuten amino-, sulfaatti- ja asetyyliryhmiin, glykosidisten sidosten kautta, ja jotka eivät välttämättä koske vesimolekyylin vapautumista kondensaatioreaktiolla. Nämä modifikaatiot ovat hyvin yleisiä solunulkoisessa matriisissa tai glykosalyxissä läsnä olevissa glykaaneissa.

Glykosidisidokset esiintyvät monissa solukontekstissa, muun muassa joidenkin sfingolipidien polaarisen pääryhmän liitto, monien organismien solumembraanien olennaiset osat ja glykoproteiinien ja proteoglykaanien muodostuminen.

Tärkeitä polysakkarideja, kuten selluloosaa, kitiiniä, agaria, glykogeeniä ja tärkkelystä, ei olisi mahdollista ilman glykosidisidoksia. Samoin proteiinien glykosylaatiolla, joka esiintyy endoplasmisessa retikulumissa ja Golgin kompleksissa, on suuri merkitys monien proteiinien aktiivisuudelle..

Lukuisat oligo- ja polysakkaridit toimivat glukoosisäiliöinä, rakenneosina tai liimoina solujen sitoutumiselle kudoksiin.

Oligosakkaridien glykosidisidosten välinen suhde on analoginen polypeptidien peptidisidosten ja polynukleotidien fosfodiesterisidosten kanssa, sillä erolla, että glykosidisidoksissa on suurempi monimuotoisuus.

indeksi

  • 1 Ominaisuudet
    • 1.1 Glykosidisidoksen muodostuminen
    • 1.2 glykosidisidoksen hydrolyysi
    • 1.3 Moninaisuus
  • 2 tyyppiä
    • 2.1 O-glykosidisidokset
    • 2,2 N-glykosidisidoksia
    • 2.3 Muut glykosidisidokset
  • 3 Nimikkeistö
  • 4 Viitteet

piirteet

Glykosidisidokset ovat paljon vaihtelevampia kuin niiden analogit proteiineissa ja nukleiinihapoissa, koska periaatteessa kaksi sokerimolekyyliä voidaan yhdistää monin tavoin, koska niillä on useita -OH-ryhmiä, jotka voivat osallistua koulutukseen linkin.

Lisäksi monosakkaridien isomeerit, toisin sanoen yksi kahdesta suuntauksesta, joissa hydroksyyliryhmällä voi olla sykliseen rakenteeseen anomeerisen hiilen suhteen, aikaansaavat lisämäärän monimuotoisuudelle.

Isomeereillä on erilaiset kolmiulotteiset rakenteet sekä erilaiset biologiset aktiivisuudet. Selluloosa ja glykogeeni koostuvat toistuvista D-glukoosiyksiköistä, mutta ne eroavat toisistaan ​​glykosidisidoksen tyypissä (α1-4 glykogeenin ja β1-4: n osalta selluloosassa), ja siksi niillä on erilaiset ominaisuudet ja toiminnot.

Koska polypeptideillä on polariteetti yhden N- ja toisen C-terminaalin kanssa, ja polynukleotideilla on 5'- ja 3'-päät, oligo- tai polysakkarideilla on pelkistävien ja ei-pelkistävien päiden määrittämä polariteetti..

Pelkistävässä päässä on vapaa anomeerinen keskus, joka ei muodosta glykosidistä sidosta toisen molekyylin kanssa, mikä säilyttää aldehydin kemiallisen reaktiivisuuden..

Glykosidisidos on oligo- tai polysakkaridiosan joustavin alue, koska yksittäisten monosakkaridien tuolin rakenteellinen konformaatio on suhteellisen jäykkä.

Glykosidisidoksen muodostuminen

Glykosidisidos voi sitoa kaksi monosakkaridimolekyyliä yhden ja toisen hydroksyyliryhmän anomeerisen hiilen läpi. Toisin sanoen yhden sokerin hemiasetaaliryhmä reagoi toisen alkoholiryhmän kanssa muodostaen asetaalin.

Yleensä näiden sidosten muodostuminen tapahtuu kondensaatioreaktioilla, joissa jokainen sidos muodostaa veden molekyylin.

Joissakin reaktioissa happi ei kuitenkaan jätä sokerimolekyyliä vedeksi, vaan osana uridiinidifosfaatti-nukleotidin difosfaattiryhmää.

Reaktiot, jotka aiheuttavat glykosidisidoksia, katalysoidaan glykosyylitransferaaseina tunnetuista entsyymiluokista. Ne muodostetaan sellaisen sokerin välille, joka on kovalenttisesti modifioitu lisäämällä fosfaattiryhmää tai nukleotidia (esimerkiksi glukoosi-6-fosfaatti, UDP-galaktoosi), joka sitoutuu kasvavaan polymeeriketjuun.

Glykosidisidoksen hydrolyysi

Glykosidisidokset voivat helposti hydrolysoitua hieman happamissa ympäristöissä, mutta ne vastustavat melko alkalisia ympäristöjä.

Glykosidisidosten entsymaattinen hydrolyysi välittyy glykosidaaseina tunnetuilla entsyymeillä. Monilla nisäkkäillä ei ole näitä entsyymejä selluloosan hajottamiseksi, joten ne eivät kykene uuttamaan energiaa tästä polysakkaridista, vaikka ne ovat olennainen kuitujen lähde.

Esimerkiksi lehmät, kuten esimerkiksi lehmät, sisältävät suolistoonsa liittyviä bakteereja, jotka tuottavat entsyymejä, jotka kykenevät hajottamaan niissä olevaa selluloosaa, mikä tekee niistä mahdollisuuden hyödyntää kasvi- kudoksiin varastoitua energiaa.

Lysotsyymin entsyymi, joka on tuotettu silmän kyynelissä ja joidenkin bakteerivirusten avulla, pystyy tuhoamaan bakteereja hydrolyyttisen aktiivisuutensa ansiosta, joka rikkoo glykosidisidoksen N-asetyyliglukosamiinin ja N-asetyylikuramiinihapon välillä bakteerien soluseinässä.

monimuotoisuus

Oligosakkaridit, polysakkaridit tai glykaanit ovat hyvin erilaisia ​​molekyylejä, ja tämä johtuu monista tavoista, joilla monosakkaridit voidaan yhdistää yhteen muodostaen korkeamman asteen rakenteita.

Tämä monimuotoisuus alkaa siitä, kuten edellä mainittiin, että sokereilla on hydroksyyliryhmiä, jotka sallivat erilaisia ​​sitoutumisalueita, ja että sidokset voivat esiintyä kahden mahdollisen stereoisomeerin välillä sokerin anomeerisen hiilen (a tai p) suhteen..

Glykosidiset sidokset voidaan muodostaa sokerin ja minkä tahansa hydroksyloidun yhdisteen, kuten alkoholien tai aminohappojen, välille.

Lisäksi monosakkaridi voi muodostaa kaksi glykosidisidosta, joten se voi toimia haarautumispisteenä, mikä aiheuttaa mahdollisen monimutkaisuuden glykaanien tai polysakkaridien rakenteessa soluissa.

tyyppi

Mitä tulee glykosidisidosten tyyppeihin, voidaan erottaa kaksi ryhmää: oligo- ja polysakkarideja muodostavien monosakkaridien ja glykoproteiineissa tai glykolipideissä esiintyvien glykosidisidosten välillä, jotka ovat proteiineja tai lipidejä, joissa on osia hiilihydraatteja.

O-glykosidisidokset

O-glykosidisidokset esiintyvät monosakkaridien välillä, muodostuvat reaktiosta yhden sokerimolekyylin hydroksyyliryhmän ja toisen anomeerisen hiilen välillä.

Disakkaridit ovat yleisimpiä oligosakkarideja. Polysakkarideilla on yli 20 yksikköä monosakkarideja, jotka on kytketty toisiinsa lineaarisesti ja joilla on joskus useita haaroja.

Disakkarideissa, kuten maltoosissa, laktoosissa ja sakkaroosissa, yleisin glykosidisidos on O-glykosidityyppi. Nämä sidokset voivat esiintyä a- tai β-isomeeristen muotojen hiilien ja -OH: n välillä.

Glykosidisidosten muodostuminen oligo- ja polysakkarideissa riippuu sitovien sokerien stereokemiallisesta luonteesta sekä niiden hiiliatomien lukumäärästä. Yleensä 6 hiiliatomia sisältävillä sokereilla esiintyy lineaarisia sidoksia hiilien 1 ja 4 tai 1 ja 6 välillä.

O-tyyppiä on kaksi-glykosidit, jotka nimikkeistön mukaan määritellään a: ksi ja P: ksi tai 1,2: ksi-cis ja 1,2-trans-glykosidi.

Jätteet 1,2-cis glykosyloidut, a-glykosidit D-glukoosille, D-galaktoosille, L-fukoosille, D-ksyloosille tai P-glykosideille D-mannoosille, L-arabinoosille; sekä 1,2-trans (β-glykosidit D-glukoosille, D-galaktoosille ja a-glykosideille D-mannoosille jne.) ovat erittäin tärkeitä monille luonnollisille komponenteille.

O-glykosylaatio

Yksi yleisimmistä translaation jälkeisistä muunnoksista on glykosylaatio, johon kuuluu glukidiosan lisääminen kasvavaan peptidiin tai proteiiniin. Muciinit, eritysproteiinit, voivat sisältää suuria määriä O-glykosidisidosten linkittämiä oligosakkaridiketjuja.

O-glykosylaatioprosessi tapahtuu eukaryoottien Golgi-kompleksissa ja se käsittää proteiinien sitoutumisen glukidiosaan glykosidisidoksen kautta seriini- tai treoniiniamiinihappotähteen -OH-ryhmän ja anomeerisen hiilen välillä sokeria.

Näiden sidosten muodostumista hiilihydraattien ja hydroksiproliinin ja hydroksilysiinitähteiden ja tyrosiinitähteiden fenoliryhmän välillä on myös havaittu..

N-glykosidisidokset

N-glykosidisidokset ovat yleisimpiä glykosyloiduissa proteiineissa. N-glykosylaatio tapahtuu pääasiassa eukaryoottien endoplasmisessa retikulumissa, ja myöhemmin tapahtuvat muutokset voivat esiintyä Golgin kompleksissa..

N-glykosylaatio riippuu konsensussekvenssin Asn-Xxx-Ser / Thr läsnäolosta. Glykosidisidos on asparagiinitähteiden sivuketjun amiditypen ja peptidin ketjuun sitoutuvan sokerin anomeerisen hiilen välissä..

Näiden sidosten muodostuminen glykosylaation aikana riippuu entsyymistä, joka tunnetaan oligosakaryylitransferaasina, joka siirtää oligosakkaridit dolicholifosfaatista asparagiinitähteiden amidiseen typpeen..

Muut glykosidisidokset

S-glykosidisidokset

Ne esiintyvät myös proteiinien ja hiilihydraattien välillä, niitä on havaittu peptidien ja N-terminaalisten kysteiinien ja oligosakkaridien välillä. Peptidit, joilla oli tämän tyyppinen yhteys, eristettiin alun perin proteiineista virtsassa ja ihmisen erytrosyytit, jotka oli sitoutunut glukoosioligosakkarideihin.

C-glykosidisidokset

Niitä havaittiin ensimmäistä kertaa translaation jälkeisenä modifikaationa (glykosylaatio) trypofaanitähdessä RNaasi 2: ssa, joka oli ihmisen virtsassa ja RNaasi 2: ssa erytrosyytteissä. Mannoosi sitoutuu aminohapon indoliytimen asemassa 2 olevaan hiileen C-glykosidisidoksen kautta.

nimistö

Termiä glykosidi käytetään kuvaamaan mitä tahansa sokeria, jonka anomeeriryhmä korvataan ryhmällä -OR (O-glykosidit), -SR (tioglukosidit), -SeR (selenoglukosidit), -NR (N-glykosidit tai glukosamiinit) tai jopa -CR (C-glykosideja).

Ne voidaan nimetä kolmella eri tavalla:

(1) korvataan monosakkaridin vastaavan syklisen muodon nimen "-o" -liitin "-ido": lla ja kirjoitetaan ennen R-substituentin nimeä eri sanana.

(2) käyttäen termiä "glykosyylioksi" monosakkaridin nimen etuliitteenä.

(3) käytetään termiä O-glykosyyli, N-glykosyyli, S-glykosili tai C-glykosyyli etukäteen hydroksiyhdisteen nimelle.

viittaukset

  1. Bertozzi, C. R., ja Rabuka, D. (2009). Glycanin monimuotoisuuden rakenteelliset perusteet. A. Varkissa, R. Cummingsissä ja J. Eskossa (toim.), Glykobiologian perusteet (2. painos). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Haettu osoitteesta www.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Biermann, C. (1988). Glykosidisten sidosten hydrolyysi ja muut katkaisut polysakkarideissa. Hiilihydraattikemian ja biokemian edistyminen, 46, 251-261.
  3. Demchenko, A. V. (2008). Kemiallisen glykosylaation käsikirja: Stereoselektiivisyyden ja terapeuttisen merkityksen edistyminen. Wiley-VCH.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekyylisolubiologia (5. painos). Freeman, W. H. & Company.
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega-versiot (5. painos).
  6. Hiilihydraattien nimikkeistö (suositukset 1996). (1996). Haettu osoitteesta www.qmul.ac.uk
  7. Soderberg, T. (2010). Orgaaninen kemia ja biologinen painopiste, osa I. Kemian tiedekunta (Vol. 1). Minnesota: Minnesotan yliopisto Morris Digital Well. Haettu osoitteesta www.digitalcommons.morris.umn.edu
  8. Taylor, C. M. (1998). Glykopeptidit ja glykoproteiinit: keskitytään glykosidisiin sidoksiin. tetraedri, 54, 11317-11362.