Proteiinityyppien glykosylaatio, prosessi ja toiminnot



proteiiniglykosylaatio on translaation jälkeinen modifikaatio, joka käsittää lineaaristen tai haarautuneiden oligosakkaridiketjujen lisäämisen proteiiniin. Tuloksena saadut glykoproteiinit ovat yleensä sekretoivan reitin pinta-proteiineja ja proteiineja.

Glykosylaatio on yksi yleisimmistä peptidimodifikaatioista eukaryoottisissa organismeissa, mutta sen on osoitettu esiintyvän myös joissakin arkeologisissa lajeissa ja bakteereissa..

Eukaryooteissa tämä mekanismi esiintyy endoplasmisen retikulumin (ER) ja Golgin kompleksin välillä, kun eri säätelyprosesseihin ja kovalenttisten proteiinien + oligosakkaridisidosten muodostamiseen osallistuvia entsyymejä esiintyy.

indeksi

  • 1 Glykolisaation tyypit
    • 1,1 N-glykosylaatio
    • 1.2 O-glykosylaatio
    • 1,3 C-mannosylaatio
    • 1.4 Glipiation (englanniksi "Glypiation")
  • 2 Prosessi
    • 2.1 Eukaryooteissa
    • 2.2 Prokaryooteissa
  • 3 Toiminnot
    • 3.1 Tärkeys
  • 4 Viitteet

Glykolisaation tyypit

Oligosakkaridin sitoutumispaikasta proteiiniin riippuen glykosylaatio voidaan luokitella neljään tyyppiin:

N-glykosylaatio

Se on yleisin kaikista ja tapahtuu, kun oligosakkaridit sitoutuvat asparagiinitähteiden amidiryhmän typpiin Asn-X-Ser / Thr-motiivissa, jossa X voi olla mikä tahansa aminohappo paitsi proliini.

O-glykosylaatio

Kun hiilihydraatit sitoutuvat seriinin, treoniinin, hydroksilysiinin tai tyrosiinin hydroksyyliryhmään. Se on vähemmän yleinen modifikaatio ja esimerkit ovat proteiineja, kuten kollageeni, glykoporiini ja limakalvot.

C-mannosylaatio

Se koostuu mannoosijäämän lisäämisestä, joka on sitoutunut proteiiniin C-C-sidoksen kanssa trypofaanitähteiden indoliryhmän C2: n kanssa.

Glipiación (englanniksi)Glypiation ")

Polysakkaridi toimii sillana proteiinin sitomiseksi glykosyylifosfatidyylinositoli (GPI) -ankkuriin kalvossa.

prosessi

Eukaryooteissa

N-glykosylaatiota on tutkittu tarkemmin. Nisäkässoluissa prosessi alkaa karkeasta ER: stä, jossa ennalta muodostettu polysakkaridi sitoutuu proteiineihin, kun ne kehittyvät ribosomeista.

Mainittu polysakkaridiprekursori koostuu 14 sokeritähteestä, nimittäin: 3 glukoosia (Glc), 9 mannoosin (Man) ja 2 N-asetyyli- glukosamiinin (GlcNAc) tähteitä.

Tämä esiaste on yleinen kasveissa, eläimissä ja yksisoluisissa eukaryoottisissa organismeissa. Se on liitetty kalvoon, joka on liitetty Dolichol-molekyyliin, joka on ER-kalvoon upotettu isoprenoidi-lipidi..

Synteesin jälkeen oligosakkaridi siirretään oligosakaryylitransferaasientsyymikompleksilla asparagiinitähteeseen, joka sisältyy proteiinin tri-peptidiseen Asn-X-Ser / Thr-sekvenssiin, kun se on käännetty.

Kolme Glc-tähdettä oligosakkaridin päässä toimivat signaalina tämän oikean synteesin aikaansaamiseksi, ja ne leikataan yhdessä yhden Man-tähteen kanssa ennen kuin proteiini viedään Golgin laitteeseen jatkokäsittelyä varten..

Kun Golgi-laitteessa on glykoproteiineihin sitoutuneet oligosakkaridiosuudet, niitä voidaan modifioida lisäämällä galaktoositähteitä, siaalihappoa, fukoosia ja monia muita, jotka tuottavat paljon suurempaa vaihtelua ja monimutkaisuutta tuottavia ketjuja.

Glykosylaatioprosessien suorittamiseen tarvittavat entsymaattiset koneet sisältävät lukuisia glykosyylitransferaaseja sokereiden lisäämiseksi, glykosidaasit niiden poistamiseksi ja erilaiset nukleotidisokerien kuljettimet substraateina käytetyn jätteen osalta..

Prokaryooteissa

Bakteereilla ei ole solunsisäisiä membraanijärjestelmiä, joten alkuoligosakkaridin muodostuminen (vain 7 tähteestä) tapahtuu plasmamembraanin sytosolipuolella..

Tämä prekursori syntetisoidaan lipidillä, joka sitten siirretään ATP: stä riippuvaisella flipasilla periplasmiseen tilaan, jossa tapahtuu glykosylaatiota.

Toinen tärkeä ero eukaryoottien ja prokaryoottien glykosylaation välillä on se, että bakteerien oligosakkaridi (oligosakaryylitransferaasi) transferaasientsyymi voi siirtää sokerijäännökset jo taitettujen proteiinien vapaisiin osiin, ei sellaisina kuin ne on translatoitu ribosomeilla..

Lisäksi tämän entsyymin tunnistava peptidimotiivi ei ole sama eukaryoottinen tri-peptidinen sekvenssi.

tehtävät

N-Oligosakkaridit, jotka on liitetty glykoproteiineihin, käyttävät useita tarkoituksia. Jotkut proteiinit edellyttävät esimerkiksi tätä translaation jälkeistä modifikaatiota niiden rakenteen riittävän taittumisen aikaansaamiseksi.

Toisille se tarjoaa stabiilisuuden joko välttämällä proteolyyttistä hajoamista tai koska tämä osa on välttämätön sen biologisen toiminnan täyttämiseksi.

Koska oligosakkarideilla on vahva hydrofiilinen luonne, niiden kovalenttinen lisäys proteiiniin muuttaa välttämättä niiden polaarisuutta ja liukoisuutta, joka voi olla toiminnallisesti merkityksellinen.

Kun oligosakkaridit on kiinnitetty kalvoproteiineihin, ne ovat arvokkaita tiedonsiirtovälineitä. He osallistuvat signalointi-, viestintä-, tunnistamis-, migraatio- ja solujen tarttumisprosessiin.

Heillä on tärkeä rooli veren hyytymisessä, paranemisessa ja immuunivasteessa sekä proteiinien laadunvalvonnan käsittelyssä, joka riippuu glykaaneista ja joka on välttämätön solulle.

tärkeys

Vähintään 18 geneettistä sairautta on liitetty proteiinien glykosylaatioon ihmisissä, joista osa liittyy huonoon fyysiseen ja henkiseen kehitykseen, kun taas toiset voivat olla kohtalokkaita.

Glykosylaatiotauteihin liittyviä etsintöjä on yhä enemmän, erityisesti lapsilla. Monet näistä häiriöistä ovat synnynnäisiä ja ne liittyvät oligosakkaridin muodostumisen alkuvaiheisiin tai näihin prosesseihin osallistuvien entsyymien säätelyyn..

Koska suuri osa glykosyloiduista proteiineista muodostuu glykokylaarista, on kasvava kiinnostus tarkistaa, että glykosylaatioprosessien mutaatiot tai muutokset voivat liittyä kasvainsolujen mikroympäristön muutoksiin ja edistää näin ollen kasvun etenemistä. kasvaimia ja metastaasien kehittymistä syöpäpotilailla.

viittaukset

  1. Aebi, M. (2013). N-kytketty proteiiniglykosylaatio ER: ssä. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430 - 2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C. E. (1999). Proteiiniglykosylaatio kehityksessä ja taudissa. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekyylisolubiologia (5. painos). Freeman, W. H. & Company.
  4. Luckey, M. (2008). Kalvorakenteinen biologia: biokemiallisten ja biofysikaalisten perustojen kanssa. Cambridge University Press. Haettu osoitteesta www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega-versiot (5. painos).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Proteiiniglykosylaatio bakteereissa: Makeampi kuin koskaan. Nature Reviews Mikrobiologia, 8(11), 765 - 778.
  7. Ohtsubo, K., ja Marth, J. D. (2006). Glykosylaatio terveyden ja sairauden solumekanismissa. solu, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R. G. (2002). Proteiiniglykosylaatio: glykopeptidisidosten luonne, jakautuminen, entsymaattinen muodostuminen ja sairausvaikutukset. Glykobiologia, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., ja Cummings, R. D. (2015). Proteiiniglykosylaatio syöpään. Patologian vuosittainen katsaus: taudin mekanismit, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Kasviproteiinin glykosylaatio. Glykobiologia, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Glykosylaation suunnattu proteiinin taittumisen laadunvalvonta. Luonto Arvostelut Molekyylisolubiologia, 16(12), 742 - 752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Golgoslaation laadunvalvonta Golgin rakenteen avulla. Journal of Molecular Biology, 428(16), 3183-3193.