BALTYMŲ GLIKOZILINIMAS: TIPAI, PROCESAS IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Baltymas glikozilinimo yra posttranslational modifikacija yra iš oligosacharidinėse grandinėse linijinės arba šakotosios grandinės baltymų papildymas. Gauti glikoproteinai paprastai yra paviršiaus baltymai ir sekrecinio kelio baltymai.

Glikozilinimas yra viena iš labiausiai paplitusių peptidų modifikacijų tarp eukariotinių organizmų, tačiau taip pat nustatyta, kad jis įvyksta kai kuriose archajos rūšyse ir bakterijose.

Oligosacharidų grandinių, kurios gali prisijungti prie baltymų glikozilinant, pavyzdys (Dna 621, iš Wikimedia Commons)

Eukariotuose šis mechanizmas atsiranda tarp endoplazminio retikulumo (ER) ir Golgi komplekso, įsikišant įvairiems fermentams, dalyvaujantiems tiek reguliavimo procesuose, tiek formuojant baltymo + oligosacharido kovalentinius ryšius.

Glikolizės tipai

Atsižvelgiant į oligosacharido jungimosi vietą su baltymu, glikozilinimą galima suskirstyti į 4 tipus:

N-

Tai yra labiausiai paplitusi iš visų atvejų ir įvyksta tada, kai oligosacharidai jungiasi su asparagino liekanų amidų grupės azotu Asn-X-Ser / Thr motyve, kur X gali būti bet kuri amino rūgštis, išskyrus proliną.

ARBA

Kai angliavandeniai jungiasi prie serino, treonino, hidroksilizino ar tirozino hidroksilo grupės. Tai mažiau paplitusi modifikacija ir pavyzdžiai yra tokie baltymai kaip kolagenas, glikoforinas ir mucinai.

C-

Jį sudaro manozės liekanos, jungiančiosis su baltymu CC ryšiu su indolio grupės C2 triptofano liekanose, pridėjimas.

Šleikštulys (iš anglų kalbos “

Polisacharidas veikia kaip tiltas, jungiantis baltymą prie glikozilfosfatidilinozitolio (GPI) inkaro ant membranos.

Procesas

Eukariotuose

N-glikozilinimas yra tas, kuris buvo ištirtas išsamiausiai. Žinduolių ląstelėse procesas prasideda šiurkščiu ER, kur iš anksto suformuotas polisacharidas jungiasi su baltymais, kai jie išsiskiria iš ribosomų.

Minėtą pirmtako polisacharidą sudaro 14 cukraus liekanų, būtent: 3 gliukozės (Glc), 9 manozės (Man) ir 2 N-acetilgliukozamino (GlcNAc) liekanos.

Šis pirmtakas yra paplitęs augaluose, gyvūnuose ir vienaląsčiuose eukariotų organizmuose. Jis yra sujungtas su membrana dėka jungties su dolicholio molekule, izoprenoidiniu lipidu, įterptu į ER membraną.

Po jo sintezės oligosachariltransferazės fermentų kompleksas perkeliamas į asparagino liekaną, įtrauktą į baltymo tripeptido seką Asn-X-Ser / Thr, kol jis yra transliuojamas.

Trys „Glc“ liekanos, esančios oligosacharido gale, yra tinkamo oligosacharido sintezės signalas ir yra suskaidomos kartu su vienu iš „Man“ liekanų, prieš baltymą nešant į „Golgi“ aparatą tolimesniam perdirbimui.

Įdiegus Golgi aparatą, prie glikoproteinų prijungtos oligosacharidų dalys gali būti modifikuotos pridedant galaktozės, sialio rūgšties, fukozės ir daugelio kitų liekanų, gaunant daug didesnės įvairovės ir sudėtingumo grandines.

Oliosacharidų perdirbimas (Dna 621, iš „Wikimedia Commons“)

Fermentinis mechanizmas, reikalingas glikozilinimo procesams vykdyti, apima daugybę glikoziltransferazių, skirtų pridėti cukraus, glikozidazės jų pašalinimui, ir skirtingi nukleotidiniai cukraus pernešėjai, skirti likučiams, naudojamiems kaip substratai, prisidėti.

Prokariotuose

Bakterijos neturi ląstelinių membranų sistemų, todėl pirminis oligosacharidų susidarymas (tik 7 likučiai) vyksta citozolinėje plazmos membranos pusėje.

Minėtas pirmtakas yra sintetinamas ant lipido, kuris vėliau nuo ATP priklausomos flipazės persodinamas į periplazminę erdvę, kur vyksta glikozilinimas.

Kitas svarbus skirtumas tarp eukariotinio ir prokariotinio glikozilinimo yra tas, kad fermento oligosacharido transferazė (oligosacariiltransferazė) iš bakterijų gali pernešti cukraus likučius į laisvas jau sulankstytų baltymų dalis, o ne kaip jas perplatina ribosomos.

Be to, šio fermento atpažintas peptido motyvas nėra ta pati eukariotinė tri-peptido seka.

funkcijos

Prie glikoproteinų prijungti N-oligosacharidai tarnauja įvairiais tikslais. Pvz., Kai kuriems baltymams reikalinga ši translacinė modifikacija, kad būtų galima tinkamai sulankstyti jų struktūrą.

Kitiems jis suteikia stabilumo išvengiant proteolitinio skilimo arba todėl, kad ši dalis reikalinga jiems atlikti savo biologinę funkciją.

Kadangi oligosacharidai pasižymi stipriu hidrofiliškumu, jų kovalentinis pridėjimas prie baltymo būtinai keičia jo poliškumą ir tirpumą, o tai gali būti svarbu funkciniu požiūriu.

Prisijungę prie membranos baltymų, oligosacharidai yra vertingi informacijos nešėjai. Jie dalyvauja ląstelių signalizacijos, ryšio, atpažinimo, migracijos ir adhezijos procesuose.

Jie vaidina svarbų vaidmenį kraujo krešėjime, gijime ir imuniniame atsake, taip pat perdirbant baltymų kokybės kontrolę, kuri priklauso nuo glikano ir yra būtina ląstelei.

Svarba

Mažiausiai 18 genetinių ligų buvo susietos su baltymų glikozilinimu žmonėms, kai kurios iš jų yra blogos fizinės ir psichinės raidos, o kitos gali būti mirtinos.

Atsiranda vis daugiau atradimų, susijusių su glikozilinimo ligomis, ypač vaikams. Daugelis iš šių sutrikimų yra įgimti ir susiję su defektais, susijusiais su pradiniais oligosacharidų susidarymo etapais arba su šiuose procesuose dalyvaujančių fermentų reguliavimu.

Kadangi didelė dalis glikozilintų baltymų sudaro glikokaliksą, kyla vis didesnis susidomėjimas patikrinti, ar glikozilinimo procesų mutacijos ar pakitimai gali būti susiję su navikinių ląstelių mikroaplinkos pokyčiais ir taip skatinti ląstelių progresavimą. navikai ir metastazių vystymasis vėžiu sergantiems pacientams.

Nuorodos

1. Aebi, M. (2013). N sujungtas baltymo glikozilinimas ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833 (11), 2430–2437.
2. Dennis, JW, Granovsky, M., ir Warren, CE (1999). Baltymų glikozilinimas vystymosi ir ligos atvejais. BioEssays, 21 (5), 412-421.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molekulinių ląstelių biologija (5-asis leidimas). Freeman, WH & Company.
4. Luckey, M. (2008). Membranos struktūrinė biologija: su biocheminiais ir biofizikiniais pagrindais. Cambridge University Press. Gauta iš www.cambrudge.org/9780521856553
5. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas).
6. Nothaft, H., & Szymanski, CM (2010). Baltymų glikozilinimas bakterijose: Saldesnis nei bet kada. „Nature Reviews Microbiology“, 8 (11), 765–778.
7. Ohtsubo, K., ir Marthas, JD (2006). Glikozilinimas ląstelių sveikatos ir ligos mechanizmuose. Cell, 126 (5), 855-867.
8. Spiro, RG (2002). Baltymų glikozilinimas: glikopeptido jungčių pobūdis, pasiskirstymas, fermentinis formavimasis ir liga. Glikobiologija, 12 (4), 43R-53R.
9. Stowellas, SR, Ju, T. ir Cummings, RD (2015). Baltymų glikozilinimas sergant vėžiu. Metinė patologijos apžvalga: Ligos mechanizmai, 10 (1), 473–510.
10. Strasser, R. (2016). Augalų baltymų glikozilinimas. Glikobiologija, 26 (9), 926–939.
11. Xu, C., & Ng, DTW (2015). Į glikozilinimą nukreipta baltymų sulankstymo kokybės kontrolė. „Nature Reviews“, Molecular Cell Biology, 16 (12), 742–752.
12. Zhang, X., ir Wang, Y. (2016). Glikozilinimo kokybės kontrolė pagal Golgi struktūrą. Journal of Molecular Biology, 428 (16), 3183–3193.