Glikosilasi jenis protein, proses dan fungsi



The glikosilasi protein adalah pengubahsuaian pasca-translasi yang terdiri daripada penambahan rantai oligosakarida dengan linear atau bercabang kepada protein. Glikoprotein yang terhasil secara amnya adalah permukaan protein dan protein dari laluan penyembur.

Glikosilasi adalah salah satu daripada pengubahsuaian peptida yang paling biasa di kalangan organisma eukariotik, tetapi ia telah ditunjukkan juga berlaku di beberapa spesies archaea dan bakteria.

Dalam eukariot mekanisme ini berlaku antara retikulum endoplasma (ER) dan kompleks Golgi, dengan campur tangan enzim yang berbeza yang terlibat dalam kedua-dua proses pengawalseliaan dan pembentukan ikatan kovalen oligosakarida protein +.

Indeks

  • 1 Jenis glycolisation
    • 1.1 N-glikosilasi
    • 1.2 O-glikosilasi
    • 1.3 C-mannosilasi
    • 1.4 Glipiation (dari bahasa Inggeris "Glypiation")
  • 2 Proses
    • 2.1 Dalam eukariota
    • 2.2 Dalam prokariot
  • 3 Fungsi
    • 3.1 Kepentingan
  • 4 Rujukan

Jenis glikolisis

Bergantung pada tapak mengikat oligosakarida pada protein, glikosilasi dapat dikelaskan kepada 4 jenis:

N-glikosilasi

Ia adalah yang paling biasa dan berlaku apabila oligosakarida mengikat nitrogen kumpulan amide asparagine residu dalam motif Asn-X-Ser / Thr, di mana X boleh menjadi mana-mana asid amino kecuali proline.

O-glikosilasi

Apabila karbohidrat mengikat kepada kumpulan hidroksil serine, threonine, hydroxylysine atau tyrosine. Ia adalah pengubahsuaian yang kurang biasa dan contoh protein seperti kolagen, glycophorin dan mukus.

C-manilever

Ia terdiri daripada penambahan residu mannosa yang terikat kepada protein oleh ikatan C-C dengan C2 kumpulan indole dalam residu tryptophan.

Glipiación (dari bahasa Inggeris "Glypiation ")

Polisakarida bertindak sebagai jambatan untuk mengikat protein ke sauh glycosylphosphatidylinositol (GPI) dalam membran.

Proses

Dalam eukariota

The N-glikosilasi adalah yang telah dikaji secara terperinci. Dalam sel-sel mamalia proses bermula di ER kasar, di mana polisakarida praformed mengikat protein apabila mereka muncul dari ribosom.

Kata prekursor polysaccharide terdiri daripada 14 residu gula, iaitu: 3 glukosa (Glc), 9 mannose (Man) dan 2 residu N-asetil glukosamin (GlcNAc).

Prekursor ini adalah perkara biasa dalam tumbuh-tumbuhan, haiwan dan organisme eukariotik unisel. Ia dikaitkan dengan membran berkat hubungan dengan molekul dolichol, lipid isoprenoid yang terbenam dalam membran ER.

Selepas sintesis, oligosakarida itu dipindahkan oleh kompleks oligosaccharyl enzim kepada sisa asparagine dalam peptida termasuk urutan tri Asn-X-Ser / Thr protein yang selama ini sedang diterjemahkan.

Ketiga-tiga sisa Glc di akhir oligosakarida berfungsi sebagai isyarat untuk sintesis yang betul ini, dan ia dikeluarkan bersama dengan salah satu residu Man sebelum protein dibawa ke aparat Golgi untuk diproses selanjutnya..

Sekali dalam radas Golgi itu, bahagian oligosakarida melekat glycoproteins boleh diubah suai dengan penambahan sisa galaktosa, asid sialik dan fucose banyak rantaian lain yang menghasilkan kepelbagaian dan kerumitan yang lebih besar.

Jentera enzim yang diperlukan untuk menjalankan proses glycosylation termasuk pelbagai glycosyltransferases untuk penambahan gula, glycosidases untuk penyingkiran, dan berbeza pengangkut gula nukleotida untuk penghantaran sisa yang digunakan sebagai substrat.

Dalam prokariot

Bakteria tidak mempunyai sistem membran intraselular, jadi pembentukan oligosakarida awal (hanya 7 residu) berlaku di sisi sitosol membran plasma.

Prekursor ini disintesis pada lipid yang kemudian dialihkan oleh flipase tergantung ATP ke ruang periplasmik, di mana glikosilasi berlaku.

Satu lagi perbezaan penting antara glycosylation eukariot dan prokariot adalah oligosakarida enzim transferase (oligosaccharyl) bakteria boleh memindahkan sisa-sisa gula untuk bahagian percuma protein dilipat dan tidak kerana ini diterjemahkan oleh ribosom.

Di samping itu, motif peptida yang mengiktiraf enzim ini tidak sama dengan urutan eukaryotic tri peptidic.

Fungsi

The N-Oligosakarida yang dikaitkan dengan glikoprotein berfungsi beberapa tujuan. Sebagai contoh, sesetengah protein memerlukan pengubahsuaian pasca-translasi untuk mencapai lipatan struktur yang mencukupi.

Kepada yang lain ia memberikan kestabilan, sama ada dengan mengelakkan degradasi proteolitik atau kerana bahagian ini diperlukan untuk memenuhi fungsi biologinya.

Oleh kerana oligosakarida mempunyai sifat hidrofilik yang kuat, tambahan kovalen mereka terhadap protein semestinya mengubah polaritas dan kelarutan mereka, yang mungkin berfungsi secara fungsinya.

Setelah melekat pada protein membran, oligosakarida adalah pembawa maklumat yang berharga. Mereka mengambil bahagian dalam proses isyarat, komunikasi, pengiktirafan, penghijrahan dan lekatan sel.

Mereka mempunyai peranan penting dalam pembekuan darah, penyembuhan dan tindak balas imun, serta dalam pemprosesan kawalan mutu protein, yang bergantung kepada glycans dan sangat diperlukan untuk sel.

Kepentingan

Sekurang-kurangnya 18 penyakit genetik dikaitkan dengan glikosilasi protein pada manusia, yang sebahagiannya melibatkan perkembangan fizikal dan mental yang lemah, sementara yang lain boleh membawa maut.

Terdapat banyak penemuan yang berkaitan dengan penyakit glikosilasi, terutama pada pesakit kanak-kanak. Kebanyakan gangguan ini adalah kongenital dan mempunyai kaitan dengan kecacatan yang berkaitan dengan peringkat awal pembentukan oligosakarida atau dengan pengawalan enzim yang terlibat dalam proses-proses ini.

Kerana banyak protein terglikosilat Borang glycocalyx, terdapat minat yang semakin meningkat dalam memeriksa bahawa mutasi atau perubahan dalam proses glycosylation mungkin berkaitan dengan perubahan daripada mikro sel-sel tumor dan dengan itu menggalakkan perkembangan tumor dan perkembangan metastasis pada pesakit kanser.

Rujukan

  1. Aebi, M. (2013). Glikosilasi protein yang berkaitan dengan N di ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C. E. (1999). Glycosylation protein dalam pembangunan dan penyakit. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Biologi Sel Molekul (Edisi ke-5). Freeman, W. H. & Syarikat.
  4. Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan asas biokimia dan biofisik. Cambridge University Press. Diperolehi daripada www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (5th ed.).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Glikosilasi protein dalam bakteria: Lebih manis daripada sebelumnya. Ulasan Alam Mikrobiologi, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J. D. (2006). Glikosilasi dalam Mekanisme Selular Kesihatan dan Penyakit. Sel, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R. G. (2002). Glycosylation protein: sifat, pengedaran, pembentukan enzimatik, dan implikasi penyakit ikatan glikopeptida. Glycobiology, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Protein Glycosylation in Cancer. Kajian Tahunan Patologi: Mekanisme Penyakit, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Glikosilasi protein tumbuhan. Glycobiology, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Kawalan mutu glikosilasi yang diarahkan untuk lipatan protein. Ulasan Alam Molekul Biologi Sel, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Kawalan Kualiti Glikosilasi oleh Struktur Golgi. Jurnal Biologi Molekul, 428(16), 3183-3193.