Link glykosidiske egenskaper, typer og nomenklatur

den glykosidbindinger er de kovalente bindingene som forekommer mellom sukkerarter (karbohydrater) og andre molekyler, som kan være andre monosakkarider eller andre molekyler av forskjellig art. Disse koblingene muliggjør eksistensen av flere grunnleggende komponenter for livet, ikke bare i dannelsen av reservebrensler og strukturelle elementer, men også av informasjonstransportmolekyler avgjørende for cellulær kommunikasjon.

Dannelsen av polysakkarider avhenger hovedsakelig av etableringen av glykosidbindinger mellom frialkohol- eller hydroksylgruppene i de individuelle monosakkaridenheter.

Men noen komplekse polysakkarider inneholdende modifisert sukker som er knyttet til små molekyler eller grupper så som amino, sulfat og acetyl gjennom glykosidiske bindinger, som ikke nødvendigvis å omfatte frigjøring av et vannmolekyl ved en kondensasjonsreaksjon. Disse modifikasjonene er svært vanlige i glykanene tilstede i den ekstracellulære matriksen eller glykoksyxen.

Glykosidiske bindinger som forekommer i flere celle sammenhenger, inkludert bindings polar hodegruppe sfingolipider noen vesentlige bestanddeler av cellemembraner av mange organismer, og dannelsen av glykoproteiner og proteoglykaner.

Viktige polysakkarider som cellulose, kitin, agar, glykogen og stivelse ville ikke være mulig uten glykosidbindinger. På samme måte er glykosyleringen av proteiner, som forekommer i endoplasmatisk retikulum og i Golgi-komplekset, av stor betydning for aktiviteten til mange proteiner..

Tallrike oligo- og polysakkarider fungerer som reservoarer av glukose, som strukturelle komponenter eller som klebemidler for cellebinding i vev.

Forholdet mellom de glykosidiske bindinger i oligosakkarider som er analog med den i peptidbindinger i polypeptider og fosfodiesterbindinger i polynukleotidene, med den forskjell at der glykosidbindinger større mangfold.

index

• 1 Egenskaper
  • 1.1 Formasjon av glykosidbindingen
  • 1.2 Hydrolys av glykosidbindingen
  • 1.3 Mangfold
• 2 typer
  • 2.1 O-glykosidbindinger
  • 2,2 N-glykosidbindinger
  • 2.3 Andre typer glykosidbindinger
• 3 Nomenklatur
• 4 referanser

funksjoner

Glykosidbindingene er mye mer varierte enn deres analoger i proteiner og nukleinsyrer, siden i prinsippet kan to sukkermolekyler kobles sammen på mange måter, fordi de har flere -OH grupper som kan delta i trening av lenken.

I tillegg er isomerer av monosakkaridene, det vil si en av de to orienteringene som hydroksylgruppen kan ha i den cykliske strukturen med hensyn til det anomere karbon, tilveiebringe et ytterligere nivå av mangfold.

Isomerer har forskjellige tredimensjonale strukturer, så vel som forskjellige biologiske aktiviteter. Cellulose og glykogen består av repeterende enheter av D-glukose, men er forskjellige i type glykosidbindingen (α1-4 og β1-4 til glykogen for cellulose), og derfor har ulike egenskaper og funksjoner.

Og polypeptidene har en polaritet sammen med N- og C-en annen, og polynukleotider som har 5 'og 3', oligo- eller polysakkarider har en polaritet definert ved de reduserende ender og ikke-reduserende.

Reduksjonsenden har et fritt anomersenter som ikke danner en glykosidbinding med et annet molekyl, og således opprettholder den kjemiske reaktiviteten til aldehydet.

Glykosidbindingen er den mest fleksible regionen av en oligo- eller polysakkariddel, siden stolen strukturelle konformasjon av individuelle monosakkarider er relativt stiv.

Dannelse av glykosidbindingen

Glykosidbindingen kan binde to molekyler av monosakkarider gjennom det anomere karbon av en og hydroksylgruppen av den andre. Det vil si at hemiacetalgruppen av ett sukker reagerer med alkoholgruppen av en annen for å danne en acetal.

Generelt oppstår dannelsen av disse bindingene ved kondensasjonsreaksjoner, hvor et molekyl av vann frigjøres med hvert bindemiddel som dannes.

I noen reaksjoner forlater oksygen imidlertid ikke sukkermolekylet som vann, men som en del av difosfatgruppen av et uridindifosfatnukleotid.

Reaksjonene som gir opphav til glykosidbindinger katalyseres av en klasse av enzymer kjent som glykosyltransferaser. De dannes mellom et sukker kovalent modifisert ved tilsetning av en fosfatgruppe eller et nukleotid (Glucose 6-fosfat, UDP-galaktose, for eksempel) som binder seg til den voksende polymerkjede.

Hydrolyse av glykosidbindingen

Glykosidbindinger kan lett hydrolyse i litt sure miljøer, men de motstår ganske alkaliske miljøer.

Den enzymatiske hydrolysen av glykosidbindinger medieres av enzymer kjent som glykosidaser. Mange pattedyr har ikke disse enzymer for nedbrytning av cellulose, slik at de ikke er i stand til å trekke ut energi fra dette polysakkaridet, til tross for at de er en essensiell kilde til fiber.

Rominants som kuer har for eksempel bakterier assosiert med tarmene som produserer enzymer som er i stand til å nedbryte cellulosen de inntar, noe som gjør dem i stand til å utnytte energien lagret i plantevev.

Enzymet lysozym produsert i tårer i øyet og noen bakteriell virus, er i stand til å ødelegge bakterier på grunn av dets hydrolytiske aktivitet, som spalter glykosidbindingen mellom N-acetylglukosamin og N-acetylmuraminsyre i celleveggen til bakterier.

mangfold

Oligosakkarider, polysakkarider eller glykaner er meget varierte molekyler, og dette skyldes flere måter monosakkarider kan kobles sammen for å danne strukturer av høyere orden.

Dette mangfoldet av det faktum, som nevnt ovenfor, som sukker har hydroksylgrupper som tillater forskjellige bindingsregioner, og forbindelsene kan forekomme mellom de to mulige stereoisomerene av sukker anomeriske karbon (α eller β).

Glykosidbindinger kan dannes mellom et sukker og en hvilken som helst hydroksylert forbindelse som alkoholer eller aminosyrer.

I tillegg kan en monosakkarid danne to glykosidbindinger, slik at den kan fungere som et grensepunkt, innføre en potensiell kompleksitet i strukturen av glykaner eller polysakkarider i celler.

typen

Når det gjelder typer av glykosidbindinger omhandler, kan skilles i to kategorier: de glykosidiske bindinger mellom monosakkarider som utgjør oligo- og polysakkarider, og glykosidiske bindinger som forekommer i glykoproteiner eller glykolipider, proteiner eller lipider med deler av glucider.

O-glykosidbindinger

O-glykosidbindinger forekommer mellom monosakkarider, dannes ved reaksjonen mellom hydroksylgruppen av ett sukkermolekyl og det anomere karbon i en annen.

Disakkarider er blant de vanligste oligosakkaridene. Polysakkarider har mer enn 20 enheter monosakkarider koblet sammen lineært og noen ganger har flere grener.

I disakkarider som maltose, laktose og sukrose er den vanligste glykosidbindingen den O-glykosidiske typen. Disse bindingene kan forekomme mellom karbonene og -OH av a- eller p-isomerformene.

Dannelsen av glykosidbindinger i oligo- og polysakkarider vil avhenge av den stereokjemiske karakteren av de sukkerarter som binder, så vel som på deres antall karbonatomer. Generelt gjelder for sukkerarter med 6 karboner linjære bindinger mellom karbonene 1 og 4 eller 1 og 6.

Det er to hovedtyper av O-glykosider som, avhengig av nomenklaturen, er definert som a og p eller 1,2-cis og 1,2-trans-glykosid.

Avfallet 1,2-cis glykosylert a-glykosider for D-glukose, D-galaktose, L-fucose, D-xylose eller p-glykosider for D-mannose, L-arabinose; så vel som 1,2-trans (β-glykosider for D-glukose, D-galaktose og a-glykosider for D-mannose, etc.), er av stor betydning for mange naturlige komponenter.

O-glykosylering

En av de vanligste posttranslasjonelle modifikasjonene er glykosylering, som involverer tilsetning av en glucidisk del til et voksende peptid eller protein. Muciner, sekresjonsproteiner, kan inneholde store mengder oligosakkaridkjeder koblet med O-glykosidbindinger.

Prosessen med O-glykosylering forekommer i Golgi-komplekset av eukaryoter og består av binding av proteiner til sukkerdelen via en glykosidbinding mellom OH-gruppen av en aminosyrerest serin eller treonin, og det anomere karbon av sukker.

Dannelsen av disse bindingene mellom karbohydrater og hydroksyprolin og hydroksylysinrester og med fenolgruppen tyrosinrester er også observert..

N-glykosidbindinger

N-glykosidbindinger er de vanligste blant glykosylerte proteiner. N-glykosylering skjer hovedsakelig i det endoplasmatiske retikulum av eukaryoter, med etterfølgende modifikasjoner som kan forekomme i Golgi-komplekset..

N-glykosylering avhenger av tilstedeværelsen av konsensussekvensen Asn-Xxx-Ser / Thr. Glykosidbindingen er mellom amidkvoten i sidekjeden av asparaginresidene og det anomere karbon av sukkeret som binder til peptidkjeden.

Dannelsen av disse koblingene i løpet av glykosylering er avhengig av et enzym kjent som oligosaccharyl som overfører oligosakkarider fra dolichol fosfat til amidnitrogenet til asparaginrester.

Andre typer glykosidbindinger

S-glykosidbindinger

De forekommer også mellom proteiner og karbohydrater, de er observert mellom peptider med N-terminale cysteiner og oligosakkarider. Peptider med denne type link ble først isolert fra proteiner i urin og humane erytrocytter bundet til glukose-oligosakkarider.

C-glykosidbindinger

De ble først observert som en posttranslasjonell modifikasjon (glykosylering) en tryptofanrest ved 2 RNase til stede i human urin og RNase 2 erytrocytter. En mannose binder seg til karbonet i posisjon 2 av indolkjernen i aminosyren via en C-glykosidbinding.

nomenklatur

Uttrykket glykosid brukes til å beskrive et hvilket som helst sukker hvis anomeriske gruppe er erstattet med en -OR-gruppe (O-glykosider), -SR (thioglucosides) -Ser (selenoglucósidos), -NR (N-glykosider eller glucosamines) eller -CR (C-glykosider).

De kan bli navngitt på tre forskjellige måter:

(1) å erstatte "-o" terminal navn tilsvarende monosakkarid syklisk med "-ido" og før skriving, som et annet ord, gruppenavnet substituenten R.

(2) ved bruk av begrepet "glykosyloksy" som prefiks for monosakkaridnavnet.

(3) ved bruk av begrepet O-glykosyl, N-glykosyl, S-glykosil eller C-glykosyl som et prefiks for navnet på hydroksyforbindelsen.

referanser

1. Bertozzi, C. R., & Rabuka, D. (2009). Strukturell grunnlag for Glycan Mangfold. I A. Varki, R. Cummings, og J. Esko (red.), Essentials of Glycobiology (2. utgave). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Hentet fra www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Hydrolyse og andre spaltninger av glykosidbindinger i polysakkarider. Fremskritt i karbohydratkemi og biokjemi, 46, 251-261.
3. Demchenko, A. V. (2008). Håndbok for kjemisk glykosylering: Fremskritt i stereoselektivitet og terapeutisk relevans. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. utgave). Freeman, W. H. & Company.
5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger Prinsipper for biokjemi. Omega utgaver (5. utgave).
6. Nomenklatur for karbohydrater (Anbefalinger 1996). (1996). Hentet fra www.qmul.ac.uk
7. Soderberg, T. (2010). Organisk kjemi med biologisk vekt, volum I. Kjemi Fakultet (Vol. 1). Minnesota: Universitetet i Minnesota Morris Digital Well. Hentet fra www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C. M. (1998). Glykopeptider og glykoproteiner: Fokus på den glykosidiske bindingen. tetraeder, 54, 11317-11362.