Glykosylering av proteintyper, prosess og funksjoner



den protein glykosylering er en post-translasjonell modifikasjon som består i tilsetning av lineære eller forgrenede oligosakkaridkjeder til et protein. De resulterende glykoproteiner er generelt overflateproteiner og proteiner i sekresjonsveien.

Glykosylering er en av de vanligste peptidmodifikasjonene blant eukaryote organismer, men det har også vist seg å forekomme hos noen arter av arkea og bakterier.

I eukaryoter skjer dette mekanismen mellom det endoplasmatiske retikulum (ER) og Golgi-komplekset, med innblanding av forskjellige enzymer som er involvert i både reguleringsprosesser og dannelse av kovalente bindinger oligosakkarid-protein +.

index

  • 1 Typer glykolisering
    • 1,1 N-glykosylering
    • 1,2-O-glykosylering
    • 1,3 C-mannosylering
    • 1.4 Glipiering (fra den engelske "glidning")
  • 2 prosess
    • 2.1 I eukaryoter
    • 2.2 I prokaryoter
  • 3 funksjoner
    • 3.1 Viktighet
  • 4 referanser

Typer glykolisering

Avhengig av bindingsstedet til oligosakkaridet til proteinet, kan glykosylering klassifiseres i 4 typer:

N-glykosylering

Det er det vanligste av alt og oppstår når oligosakkaridene binder til nitrogenet i amidgruppen av asparaginrester i Asn-X-Ser / Thr-motivet, hvor X kan være hvilken som helst aminosyre bortsett fra prolin.

O-glykosylering

Når karbohydrater binder til hydroksylgruppen av serin, treonin, hydroksylysin eller tyrosin. Det er en mindre vanlig modifikasjon, og eksempler er proteiner som kollagen, glykophorin og muciner.

C-mannosylation

Den består i tilsetning av en mannoserest som er bundet til proteinet ved et C-C-bind med C2 i indolgruppen i tryptofanrester.

Glipiación (fra engelsk "Glypiering ")

Et polysakkarid virker som en bro for å binde et protein til et glykosylfosfatidylinositol (GPI) anker i membranen.

prosessen

I eukaryoter

den N-glykosylering er den som har blitt studert mer detaljert. I pattedyrceller starter prosessen i grov ER, hvor et preformert polysakkarid binder seg til proteinene etter hvert som de kommer fra ribosomene.

Nevnte polysakkaridforløper er sammensatt av 14 sukkerrester, nemlig: 3 glukose (Glc), 9 mannose (Man) og 2 N-acetylglukosamin (GlcNAc) rester.

Denne forløperen er vanlig i planter, dyr og encellede eukaryote organismer. Det er knyttet til membranen takket være en kobling med et dolichol-molekyl, et isoprenoid lipid innebygd i ER-membranen.

Etter syntese blir oligosakkaridet overføres av oligosaccharyl enzymkomplekset til en asparaginrest i peptid inkludert tri sekvens Asn-X-Ser / Thr av et protein mens denne blir oversatt.

De tre Glc-rester ved enden av oligosakkaridet tjener som et signal for den korrekte syntesen av dette, og de blir skåret sammen med en av Man-resterene før proteinet blir tatt til Golgi-apparatet for videre behandling..

En gang i Golgi-apparatet, kan deler av oligosakkarider som er festet til glykoproteiner modifiseres ved tilsetning av galaktoseresiduer, sialinsyre, fukose og mange andre kjeder som gir mye større variasjon og kompleksitet.

Den enzymatiske maskineri nødvendig for å utføre de glykosylering prosesser omfatter flere glykosyltransferaser for tilsetting av sukker, glykosidaser for fjerning, og forskjellige nukleotid-sukker transportører for levering av avfallet benyttes som substrater.

I prokaryoter

Bakterier har ikke intracellulære membran systemer, slik at dannelsen av det opprinnelige oligosakkaridet (av bare 7 rester) forekommer på den cytosoliske siden av plasmamembranen.

Denne forløper syntetiseres på en lipid som deretter translokeres av en ATP-avhengig flipase til det periplasmatiske rom hvor glykosylering oppstår.

En annen viktig forskjell mellom glykosylering av eukaryoter og prokaryoter er transferase-enzym-oligosakkarider (oligosaccharyl) bakterier kan overføre sukkerrester til frie partier av brettet proteiner og ikke som disse er oversatt av ribosomene.

I tillegg er peptidmotivet som gjenkjenner dette enzymet ikke den samme eukaryotiske tri-peptid-sekvensen.

funksjoner

den N-Oligosakkarider knyttet til glykoproteiner tjener flere formål. For eksempel krever noen proteiner denne post-translationelle modifikasjonen for å oppnå tilstrekkelig folding av deres struktur.

For andre gir det stabilitet, enten ved å unngå proteolytisk nedbrytning eller fordi denne delen er nødvendig for å oppfylle sin biologiske funksjon.

Siden oligosakkarider har en sterk hydrofil karakter, endrer deres kovalente tilsetning til et protein nødvendigvis deres polaritet og oppløselighet, noe som kan være funksjonelt relevant.

En gang festet til membranproteiner er oligosakkarider verdifulle bærere av informasjon. De deltar i prosessene for signalering, kommunikasjon, anerkjennelse, migrasjon og celleadhesjon.

De har en viktig rolle i blodkoagulasjon, helbredelse og immunrespons, så vel som i behandling av proteinkvalitetskontroll, som er avhengig av glykaner og uunnværlig for cellen.

betydning

Minst 18 genetiske sykdommer har vært knyttet til glykosylering av proteiner hos mennesker, hvorav noen innebærer dårlig fysisk og mental utvikling, mens andre kan være dødelige.

Det er et økende antall funn relatert til glykosyleringssykdommer, særlig hos barn. Mange av disse forstyrrelsene er medfødte og har å gjøre med mangler assosiert med de innledende stadier av oligosakkariddannelse eller med reguleringen av enzymer involvert i disse prosessene.

Siden mye av de glykosylerte proteiner danner glycocalyx, er det en voksende interesse for å kontrollere at mutasjoner eller endringer i glykosylering prosesser kan være knyttet til endringen av mikromiljøet av tumorceller og derved fremme progresjon svulster og utvikling av metastaser hos kreftpasienter.

referanser

  1. Aebi, M. (2013). N-koblet proteinglykosylering i ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J.W., Granovsky, M., & Warren, C.E. (1999). Proteinglykosylering i utvikling og sykdom. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. 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.
  4. Luckey, M. (2008). Membran strukturell biologi: med biokjemiske og biofysiske grunnlag. Cambridge University Press. Hentet fra www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger Prinsipper for biokjemi. Omega utgaver (5. utgave).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Proteinglykosylering i bakterier: søtere enn noensinne. Naturomtaler Mikrobiologi, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J.D. (2006). Glykosylering i cellemekanismer av helse og sykdom. Cell, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R. G. (2002). Proteinglykosylering: natur, fordeling, enzymatisk formasjon og sykdomsimplikasjoner av glykopeptidbindinger. glycobiology, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Proteinglykosylering i kreft. Årlig gjennomgang av patologi: Sykdomsmekanismer, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Plant protein glykosylering. glycobiology, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Glykosylerings-rettet kvalitetskontroll av proteinfolding. Naturomtaler Molecular Cell Biology, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Glykosylering Kvalitetskontroll av Golgi-strukturen. Journal of Molecular Biology, 428(16), 3183-3193.