Ссылка гликозидные характеристики, виды и номенклатура

гликозидные связи представляют собой ковалентные связи, которые возникают между сахарами (углеводами) и другими молекулами, которые могут представлять собой другие моносахариды или другие молекулы различной природы. Эти связи делают возможным существование множества фундаментальных компонентов для жизни, не только в образовании резервного топлива и структурных элементов, но также и молекул переноса информации, необходимых для сотовой связи..

Образование полисахаридов зависит, прежде всего, от установления гликозидных связей между свободными спиртовыми или гидроксильными группами отдельных моносахаридных звеньев..

Однако некоторые сложные полисахариды содержат модифицированные сахара, которые связаны с небольшими молекулами или группами, такими как амино, сульфат и ацетил, через гликозидные связи и которые необязательно включают высвобождение молекулы воды в результате реакции конденсации. Эти модификации очень распространены в гликанах, присутствующих во внеклеточном матриксе или гликокаликсе..

Гликозидные связи, происходящие в различных контекстах, в том числе клеточного связывания полярной головной группы сфинголипиды некоторых основных компонентов клеточных мембран многих организмов, а также образование гликопротеинов и протеогликанов.

Важные полисахариды, такие как целлюлоза, хитин, агар, гликоген и крахмал, были бы невозможны без гликозидных связей. Аналогично, гликозилирование белков, которое происходит в эндоплазматической сети и в комплексе Гольджи, имеет большое значение для активности многих белков..

Многочисленные олиго- и полисахариды выполняют функцию резервуаров глюкозы, структурных компонентов или адгезивов для связывания клеток в тканях..

Связь между гликозидными связями в олигосахаридах аналогична связи между пептидными связями в полипептидах и фосфодиэфирными связями в полинуклеотидах, с той разницей, что в гликозидных связях существует большее разнообразие.

индекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 Формирование гликозидной связи
  • 1.2 Гидролиз гликозидной связи
  • 1.3 Разнообразие
• 2 типа
  • 2.1 O-гликозидные связи
  • 2.2 N-гликозидные связи
  • 2.3 Другие виды гликозидных связей
• 3 Номенклатура
• 4 Ссылки

черты

Гликозидных связей являются гораздо более разнообразными, чем их аналоги в белков и нуклеиновых кислот, так как в принципе двух молекул сахара либо могут быть соединены друг с другом во многих отношениях, потому что они имеют несколько -ОН групп, которые могут участвовать в образовании ссылка.

Кроме того, изомеры моносахаридов, то есть одна из двух ориентаций, которые гидроксильная группа может иметь в циклической структуре по отношению к аномерному углероду, обеспечивают дополнительный уровень разнообразия..

Изомеры имеют различные трехмерные структуры, а также различные виды биологической активности. Целлюлоза и гликоген состоят из повторяющихся звеньев D-глюкозы, но различаются по типу гликозидной связи (α1-4 и β1-4 в гликоген для целлюлозы), и, следовательно, имеют различные свойства и функции.

Поскольку полипептиды имеют полярность с одним N- и другим C-концом, а полинуклеотиды имеют 5 'и 3' концы, олиго- или полисахариды имеют полярность, определяемую восстанавливающим и невосстанавливающим концами..

Восстановительный конец имеет свободный аномерный центр, который не образует гликозидную связь с другой молекулой, сохраняя тем самым химическую реакционную способность альдегида.

Гликозидная связь является наиболее гибкой областью олиго- или полисахаридного фрагмента, поскольку структурная конформация стула отдельных моносахаридов является относительно жесткой..

Формирование гликозидной связи

Гликозидная связь может связывать две молекулы моносахаридов через аномерный углерод одного и гидроксильную группу другого. То есть гемиацетальная группа одного сахара реагирует с спиртовой группой другого с образованием ацеталя.

В общем, образование этих связей происходит в результате реакций конденсации, когда молекула воды высвобождается с каждой связью, которая образует.

Однако в некоторых реакциях кислород не покидает молекулу сахара в виде воды, а является частью дифосфатной группы уридиндифосфатного нуклеотида..

Реакции, которые вызывают гликозидные связи, катализируются классом ферментов, известных как гликозилтрансферазы. Они образуются между сахаром, ковалентно модифицированным добавлением фосфатной группы или нуклеотида (глюкозо-6-фосфат, UDP-галактоза, например), который связывается с растущей полимерной цепью.

Гидролиз гликозидной связи

Гликозидные связи могут легко гидролизоваться в слабокислых средах, но они устойчивы к довольно щелочным средам.

Ферментативный гидролиз гликозидных связей опосредуется ферментами, известными как гликозидазы. Многие млекопитающие не обладают этими ферментами для разложения целлюлозы, поэтому они не способны извлекать энергию из этого полисахарида, несмотря на то, что являются важным источником клетчатки.

Жвачные, такие как крупный рогатый скот, например, имеют свои кишечники ассоциированных бактерий, которые производят ферменты, способные разлагать целлюлозу проглоченной, что делает их способными использовать энергию законсервированную в тканях растений.

Фермент лизоцим, вырабатываемый слезами глаза и некоторыми бактериальными вирусами, способен уничтожать бактерии благодаря своей гидролитической активности, которая разрушает гликозидную связь между N-ацетилглюкозамином и N-ацетилмураминовой кислотой в клеточной стенке бактерий..

разнообразие

Олигосахариды, полисахариды или гликаны являются очень разнообразными молекулами, и это связано с множеством способов, которыми моносахариды могут быть связаны друг с другом с образованием структур более высокого порядка..

Это разнообразие тот факт, как упоминалось выше, что сахара имеют гидроксильные группы, которые позволяют различные связывающие регионы, и ссылки могут происходить между двумя возможными стереоизомеров относительно сахара аномерного углерода (& alpha; или & beta).

Гликозидные связи могут образовываться между сахаром и любым гидроксилированным соединением, таким как спирты или аминокислоты.

Кроме того, моносахарид может образовывать две гликозидные связи, поэтому он может служить точкой разветвления, внося потенциальную сложность в структуру гликанов или полисахаридов в клетках..

тип

Что касается типов гликозидных связей, можно выделить две категории: гликозидные связи между моносахаридами, которые составляют олиго- и полисахариды, и гликозидные связи, которые встречаются в гликопротеинах или гликолипидах, которые представляют собой белки или липиды с частями углеводов..

О-гликозидные связи

O-гликозидные связи, возникающие между моносахаридами, образуются в результате реакции между гидроксильной группой одной молекулы сахара и аномерным углеродом другой.

Дисахариды являются одними из наиболее распространенных олигосахаридов. Полисахариды содержат более 20 единиц моносахаридов, связанных между собой линейно, а иногда имеют несколько ответвлений.

В дисахаридах, таких как мальтоза, лактоза и сахароза, наиболее распространенной гликозидной связью является O-гликозидный тип. Эти связи могут возникать между атомами углерода и -ОН в α или β изомерных формах.

Образование гликозидных связей в олиго- и полисахаридах будет зависеть от стереохимической природы сахаров, которые связываются, а также от их числа атомов углерода. В целом, для сахаров с 6 атомами углерода линейные связи имеют место между атомами углерода 1 и 4 или 1 и 6..

Есть два основных типа O-гликозиды, которые в зависимости от номенклатуры определяются как α и β или 1,2-цис и 1,2-транс-гликозид.

Отходы 1,2-цис гликозилированные α-гликозиды для D-глюкозы, D-галактозы, L-фукозы, D-ксилозы или β-гликозиды для D-маннозы, L-арабинозы; а также 1,2-транс (β-гликозиды для D-глюкозы, D-галактозы и α-гликозиды для D-маннозы и т. д.) имеют большое значение для многих природных компонентов.

О-гликозилирование

Одной из наиболее распространенных посттрансляционных модификаций является гликозилирование, которое включает добавление глюкозной части к растущему пептиду или белку. Муцины, секретирующие белки, могут содержать большое количество олигосахаридных цепей, связанных O-гликозидными связями..

Процесс O-гликозилирования происходит в комплексе эукариот Гольджи и состоит в связывании белков с глюкозной частью через гликозидную связь между -ОН группой аминокислотного остатка серина или треонина и аномерным углеродом. сахара.

Образование этих связей между углеводными и гидроксипролиновыми и гидроксилизиновыми остатками и с фенольной группой остатков тирозина также наблюдалось..

N-гликозидные связи

N-гликозидные связи являются наиболее распространенными среди гликозилированных белков. N-гликозилирование происходит в основном в эндоплазматической сети эукариот с последующими модификациями, которые могут встречаться в комплексе Гольджи..

N-гликозилирование зависит от наличия консенсусной последовательности Asn-Xxx-Ser / Thr. Гликозидная связь находится между амидным азотом боковой цепи остатков аспарагина и аномерным углеродом сахара, который связывается с пептидной цепью..

Образование этих связей во гликозилировании зависит от фермента, известного как oligosaccharyl, который передает олигосахариды из долихола фосфата к амидному азоту остатков аспарагина.

Другие типы гликозидных связей

S-гликозидные связи

Они также встречаются между белками и углеводами, они наблюдались между пептидами с N-концевыми цистеинами и олигосахаридами. Пептиды с этим типом связи первоначально были выделены из белков в моче и эритроцитах человека, связанных с олигосахаридами глюкозы..

C-гликозидные связи

Они впервые были обнаружены как посттрансляционная модификация (гликозилирование) в остатке триптофана в РНКазе 2, присутствующей в моче человека и в РНКазе 2 эритроцитов. Манноза связывается с углеродом в положении 2 индольного ядра аминокислоты через C-гликозидную связь.

номенклатура

Термин гликозид используется для описания любого сахара, аномерная группа которого замещена группой -OR (O-гликозиды), -SR (тиоглюкозиды), -SeR (селеноглюкозиды), -NR (N-гликозиды или глюкозамины) или даже -CR. (C-гликозиды).

Их можно назвать тремя разными способами:

(1) заменяя "-o" -конец названия соответствующей циклической формы моносахарида на "-ido" и записывая перед другим словом название заместителя группы R.

(2) использование термина «гликозилокси» в качестве префикса названия моносахарида.

(3) используя термин О-гликозильная, N-гликозильная, S-гликозил или С-гликозил в качестве префикса для названия гидроксисоединения.

ссылки

1. Bertozzi, C.R. & Rabuka, D. (2009). Структурная основа гликанского разнообразия. В А. Варки, Р. Каммингс и Дж. Эско (ред.), Основы Гликобиологии (2-е изд.). Нью-Йорк: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Получено с www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Гидролиз и другие расщепления гликозидных связей в полисахаридах. Достижения в химии углеводов и биохимии, 46, 251-261.
3. Демченко А. В. (2008). Справочник по химическому гликозилированию: достижения в области стереоселективности и терапевтической значимости. Wiley-VCH.
4. Лодиш Х., Берк А., Кайзер С.А., Кригер М., Бретчер А., Плое Х., ... Мартин К. (2003). Молекулярно-клеточная биология (5-е изд.). Фримен, В. Х. & Компания.
5. Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2009). Lehninger Принципы биохимии. Омега издания (5-е изд.).
6. Номенклатура углеводов (Рекомендации 1996). (1996). Получено с www.qmul.ac.uk
7. Содерберг, Т. (2010). Органическая химия с биологическим акцентом, том I. Химический факультет (Том 1). Миннесота: Университет Миннесоты Моррис Цифровой Колодец. Получено с www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C.M. (1998). Гликопептиды и гликопротеины: акцент на гликозидную связь. тетраэдр, 54, 11317-11362.