GLIKOPROTEINAI: STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, KLASĖS IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Į glikoproteinų ar glikoproteinai yra transmembraniniai baltymai, kurie yra dalis didžiojo šeimos membrana glikojunginių ir yra dabartinė gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų, pavyzdžiui, bakterijų, mielių , ir Archaea.

Pirmą kartą juos apibrėžė 1908 m. Amerikos biochemikų draugijos Baltymų nomenklatūros komitetas ir jie yra baltymo, turinčio angliavandenių dalį, vadinamą gliukanu, glikozidinės sąjungos rezultatas.

Ankštinių augalų lektino monomero struktūra (Šaltinis: Vartotojas: „Tomixdf“ per „Wikimedia Commons“)

Tai yra baltymai, kurių ypač gausu daugelio ląstelių plazminės membranos paviršiuje ir sudaro svarbią angliavandenių sluoksnio, kuris juos dengia, dalį, kuri daugeliu atvejų vadinama glikokaliksu.

Glikoproteinų pirmtakų baltymai yra kovalentiškai modifikuoti daugelio eukariotų endoplazminiame retikulume ir Golgi komplekse po jų transliacijos, nors yra ir citozolio glikozilinimo atvejų, tačiau jie yra mažiau paplitę ir pasitaiko tik su vienos rūšies cukrumi. .

Baltymų glikozilinimas dažnai daro svarbų funkcinį poveikį jo veiklai, nes jis gali dalyvauti sulankstydamas, taigi ir kurdamas savo tretinę struktūrą.

Glikanai atlieka daugybę biologiškai svarbių ląstelės funkcijų, nes jie gali suteikti ląstelėms specifiškumą ir dalyvauti tarpląsteliniuose ir tarpląsteliniuose signalizacijos procesuose, nes jie yra endogeninių ir egzogeninių receptorių ligandai.

Glikoproteinai, kaip ir likusieji glikokonjugatai, yra tokie svarbūs, kad ląstelė iki 1% savo genomo skiria glikozilinimo įrangai, o žmonėms daugiau kaip 70% baltymų modifikuojama glikozilinant.

Struktūra

Glikoproteinų struktūra tiriama remiantis jų aminorūgščių seka, glikozilinimo vietomis seka ir tose vietose rišančių glikano dalių struktūromis.

Oligosacharidų grandinės, sujungtos glikozilinant į šiuos baltymus, paprastai yra labai įvairios, tačiau jos yra trumpos, nes neviršija 15 cukraus liekanų. Kai kurie baltymai turi vieną oligosacharido grandinę, bet kiti gali turėti daugiau nei vieną ir šie gali būti išsišakoję.

Jungtis tarp oligosacharidų ir baltymų susidaro per angliavandenio anomerinę anglį ir serino arba treonino liekanos hidroksilo grupę (-OH), O-glikozilinimo atveju, arba per asparagino liekanos amidinį azotą, N-glikozilinimo atveju.

Tokiu būdu surišti angliavandeniai gali sudaryti iki 70% glikoproteino molekulinės masės, o angliavandenių dalies savybės (pavyzdžiui, dydis ir krūvis) gali apsaugoti kai kuriuos baltymus nuo fermentinės proteolizės.

Tas pats baltymas skirtinguose audiniuose gali turėti skirtingus glikozilinimo modelius, kurie padaro jį skirtingu glikoproteinu, nes visą struktūrą sudaro ne tik aminorūgščių liekanos ir jų erdvinis išdėstymas, bet ir prie jų prijungti oligosacharidai.

Tarp cukraus liekanų, pakartotinai randamų glikoproteinuose, yra: D-galaktozė, D-mannozė, D-gliukozė, L-fukozė, D-ksilozė, L-arabinofuranozė, N-acetil-D-gliukozaminas, N-acetilas -D-galaktozaminas, kai kurios sialio rūgštys ir jų modifikacijos.

funkcijos

Struktūriniai

Struktūriniu požiūriu glikoproteinai suteikia angliavandenių grandines, kurios dalyvauja apsaugant ir sutepant ląsteles, nes jie sugeba hidruoti ir sudaryti klampią medžiagą, atsparią mechaninėms ir cheminėms agresijoms.

Kai kurie glikoproteinai taip pat randami bakterijose ir archajoje, ir tai yra svarbūs S sluoksnio komponentai, tai yra išorinis ląstelės apvalkalo sluoksnis.

Be to, jie taip pat randami kaip flagellino baltymų sudedamosios dalys, kurios yra flagellar gijų, naudojamų kaip lokomotoriniai organai, dalis.

Augalai taip pat turi struktūrinius glikoproteinus, kuriems būdingi sudėtingi glikozilinimo modeliai ir kurie gali būti randami kaip ląstelės sienos struktūros dalis arba tarpląstelinėje matricoje.

Ląstelių atpažinimas

Glikoproteinai atlieka svarbias kaip ląstelių atpažinimo vietų funkcijas, nes daugelis receptorių ląstelės paviršiuje gali atpažinti specifines oligosacharidų sekas.

Tarpląstelinio atpažinimo, įvykstančio per oligosacharidų grandines ląstelės paviršiuje, pavyzdys yra kiaušialąsčių ir spermos atpažinimas, būtinas, kad apvaisinimas vyktų daugialąsčiuose organizmuose, turinčiuose lytinę reprodukciją.

Žmonių kraujo grupės nustatomos pagal cukrų, prijungtų prie juos apibūdinančių glikoproteinų, tapatumą. Antikūnai ir daugelis hormonų taip pat yra glikoproteinai, o jų funkcijos yra būtinos organizmo signalizacijai ir gynybai.

Ląstelių sukibimas

Žinduolių imuninės sistemos T ląstelės turi glikoproteiną su adhezijos domenais, vadinamais CD2, kuris yra pagrindinis imuninės stimuliacijos komponentas, nes jis tarpininkauja surišdamas limfocitus ir antigenus pateikiančias ląsteles per savo receptorių - CD58 glikoproteinas.

Kai kurie virusai, turintys svarbių patogeninių funkcijų daugeliui žinduolių, įskaitant žmones, turi paviršiaus glikoproteinų, kurie veikia viruso dalelės adhezijos procesuose su ląstelėmis, kurias jie parazituoja.

Toks atvejis yra žmogaus įgyto imunodeficito viruso arba ŽIV GP120 baltymas, kuris sąveikauja su žmogaus ląstelių, vadinamų GP41, paviršiaus baltymu, kuris bendradarbiauja su viruso patekimu į ląstelę.

Tuo pačiu būdu, daug glikozilintų baltymų dalyvauja svarbiuose ląstelių adhezijos procesuose, vykstančiuose įprastiniame ląstelių, esančių daugelyje daugialąsčių organizmų audinių, gyvenime.

Glikoproteinai kaip terapiniai taikiniai

Šie baltymų-angliavandenių kompleksai yra pageidautini daugelio patogenų, tokių kaip parazitai ir virusai, taikiniai, o daugelis glikoproteinų su nenormaliais glikozilinimo modeliais vaidina svarbų vaidmenį autoimuninėse ligose ir vėžyje.

Dėl šių priežasčių įvairūs tyrėjai ėmėsi užduoties pasiūlyti šiuos baltymus kaip galimus terapinius taikinius ir kurti diagnostinius metodus, naujos kartos terapiją ir netgi kurti vakcinas.

Pamokos

Glikoproteinų klasifikavimas visų pirma grindžiamas glikozidinės jungties, jungiančios baltymų ir angliavandenių dalis, pobūdžiu ir prijungtų glikanų savybėmis.

Pagal cukraus liekanas gali būti glikoproteinų su monosacharidais, disacharidais, oligosacharidais, polisacharidais ir jų dariniais. Kai kurie autoriai svarsto glikoproteinų klasifikaciją:

- Proteoglikanai, kurie yra glikoproteinų grupės poklasis, kurio angliavandenių dalyje yra polisacharidai, daugiausia sudaryti iš aminorūgščių (glikozaminoglikanai).

- Glikopeptidai, kurie yra molekulės, susidedančios iš angliavandenių, sujungtų su oligopeptidais, suformuotų aminorūgščių jų L ir (arba) D pav.

- Gliko amino rūgštys, kurios yra aminorūgštys, sujungtos su sacharidu per bet kokio tipo kovalentinį ryšį.

- Glikozilo amino rūgštys, kurios yra amino rūgštys, sujungtos su sacharido dalimi per O-, N- arba S-glikozidinius ryšius.

Šių baltymų, taip susietų su angliavandeniais, nomenklatūroje priešdėliai O-, N- ir S- naudojami siekiant nurodyti, per kuriuos ryšius cukrūs yra prijungti prie polipeptido grandinės.

Pavyzdžiai

- Glikoforinas A yra vienas iš geriausiai ištirtų glikoproteinų: jis yra vientisas eritrocitų (ląstelių arba raudonųjų kraujo kūnelių) membranos baltymas ir turi 15 oligosacharidų grandinių, kovalentiškai sujungtų su aminorūgščių liekanomis N-galo srityje a. per O-glikozidinius ryšius ir grandinę, sujungtą N-glikozidiniu ryšiu.

- Dauguma baltymų kraujyje yra glikoproteinai, šiai grupei priklauso imunoglobulinai ir daugybė hormonų.

- Laktalbuminas, piene esantis baltymas, yra glikozilintas, taip pat daugelis kasos ir lizosomų baltymų.

- Lektinai yra angliavandenius jungiantys baltymai, todėl jie atpažįsta įvairias funkcijas.

- Taip pat būtina pabrėžti daugelį gyvūnų hormonų, kurie yra glikoproteinai; Tarp jų galima paminėti lutropiną (LH), follitropiną (FSH) ir tirotropiną (TSH), kurie sintetinami priekinėje hipofizės dalyje, ir chorioninį gonadotropiną, kuris gaminamas žmonių, primatų ir placentos placentoje. arkliai.

Šie hormonai turi reprodukcines funkcijas, nes LH stimuliuoja steroidų genezę kiaušidėse ir sėklidžių Leidžo ląstelėse.

- Kolagenas, gausus baltymas, esantis daugiausia gyvūnų jungiamuosiuose audiniuose, yra didžiulė glikoproteinų šeima, sudaryta iš daugiau nei 15 rūšių baltymų, kurie, nors ir turi daug bendrų savybių, yra gana skirtingi.

Šiuose baltymuose yra „nekolageno“ porcijų, kai kurias iš jų sudaro angliavandeniai.

- Extensinai yra augaliniai baltymai, sudaryti iš netirpių glikoproteinų, kuriuose gausu hidroksiprolino ir serino liekanų, tinklo. Jie randami augalų ląstelių sienelėse ir, manoma, veiks kaip apsauga nuo įvairių rūšių streso ir patogenų.

- Augalai taip pat turi į lektinus panašių baltymų, o ypatingas jų pavyzdys yra bulvių lektinai, kurie, matyt, turi savybę agliutinuoti kraujo ląsteles, pavyzdžiui, eritrocitus.

- Galiausiai galima paminėti ir mucinus, kurie yra glikoproteinai, išskiriami į gleivinę ir yra gyvūnų seilių dalis, daugiausia atliekantys tepimo ir signalizacijos funkcijas.

Nuorodos

1. Montreuil, J., Vliegenthart, J., & Schachter, H. (1995). Glikoproteinai. (A. Neubergeris ir L. Deenenas, Red.). Elsevier.
2. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
3. Struwe, W., ir Cosgrave, E. (2011). Glikoproteinų funkcinė ir struktūrinė proteomika. (R. Owens ir J. Nettleship, red. Past.). Londonas: „Springer“.
4. Voet, D., ir Voet, J. (2006). Biochemija (3-asis leidimas). Redakcija Médica Panamericana.
5. Wittmanas, V. (2007). Glikopeptidai ir glikoproteinai. Sintezė, struktūra ir taikymas. (V. Balzani, J.-M. Lehn, A. de Meijere, S. Ley, K. Houk, S. Schreiber, J. Thiem, Red.). Leipcigas: „Springer Science + Business Media, LLC“.