Гликозилирование типов белков, процессов и функций



гликозилирование белка представляет собой посттрансляционную модификацию, состоящую в добавлении линейных или разветвленных олигосахаридных цепей к белку. Получающиеся гликопротеины обычно представляют собой поверхностные белки и белки секреторного пути..

Гликозилирование является одной из наиболее распространенных пептидных модификаций среди эукариотических организмов, но было показано, что оно также встречается у некоторых видов архей и бактерий..

У эукариот этот механизм происходит между эндоплазматическим ретикулумом (ER) и комплексом Гольджи, с вмешательством различных ферментов, участвующих как в регуляторных процессах, так и в образовании ковалентных связей белок + олигосахарид.

индекс

  • 1 Виды гликолизации
    • 1.1 N-гликозилирование
    • 1.2 O-гликозилирование
    • 1.3 C-маннозилирование
    • 1.4 Glipiation (от англ. «Glypiation»)
  • 2 Процесс
    • 2.1 у эукариот
    • 2.2 у прокариот
  • 3 функции
    • 3.1 Важность
  • 4 Ссылки

Типы гликолизации

В зависимости от сайта связывания олигосахарида с белком гликозилирование можно разделить на 4 типа:

N-гликозилирование

Он является наиболее распространенным из всех и происходит, когда олигосахариды связываются с азотом амидной группы остатков аспарагина в мотиве Asn-X-Ser / Thr, где X может быть любой аминокислотой, кроме пролина.

О-гликозилирование

Когда углеводы связываются с гидроксильной группой серина, треонина, гидроксилизина или тирозина. Это менее распространенная модификация, и примерами являются такие белки, как коллаген, гликофорин и муцины..

С-mannosylation

Он заключается в добавлении остатка маннозы, который связан с белком связью С-С с С2 индольной группы в остатках триптофана.

Glipiación (с английского "Глипиация ")

Полисахарид действует как мост для связывания белка с якорем гликозилфосфатидилинозитола (GPI) в мембране..

процесс

У эукариот

N-гликозилирование - это то, что было изучено более подробно. В клетках млекопитающих процесс начинается в грубой ER, где предварительно образованный полисахарид связывается с белками, когда они выходят из рибосом.

Указанный предшественник полисахарида состоит из 14 остатков сахара, а именно: 3 остатка глюкозы (Glc), 9 маннозы (Man) и 2 N-ацетилглюкозамина (GlcNAc).

Этот предшественник распространен у растений, животных и одноклеточных эукариотических организмов. Он связан с мембраной благодаря связи с молекулой долихола, изопреноидным липидом, встроенным в мембрану ER..

После его синтеза олигосахарид переносится ферментным комплексом олигосакарилтрансферазы в остаток аспарагина, включенный в трипептидную последовательность белка Asn-X-Ser / Thr, во время его трансляции..

Три остатка Glc на конце олигосахарида служат сигналом для правильного синтеза этого, и они иссекаются вместе с одним из остатков Man, прежде чем белок поступает в аппарат Гольджи для дальнейшей обработки..

Попадая в аппарат Гольджи, части олигосахаридов, связанные с гликопротеинами, можно модифицировать путем добавления остатков галактозы, сиаловой кислоты, фукозы и многих других, что дает цепи гораздо большего разнообразия и сложности..

Ферментативный механизм, необходимый для осуществления процессов гликозилирования, включает многочисленные гликозилтрансферазы для добавления сахаров, гликозидазы для их удаления и различные переносчики нуклеотидных сахаров для вклада отходов, используемых в качестве субстратов..

У прокариот

Бактерии не имеют внутриклеточных мембранных систем, поэтому образование исходного олигосахарида (всего из 7 остатков) происходит на цитозольной стороне плазматической мембраны..

Этот предшественник синтезируется на липиде, который затем транслоцируется АТФ-зависимой флипазой в периплазматическое пространство, где происходит гликозилирование.

Другое важное различие между гликозилированием эукариот и прокариот заключается в том, что бактериальный фермент олигосахарид (олигосакарилтрансфераза) трансфераза может переносить остатки сахара к свободным частям уже свернутых белков, а не так, как они транслируются рибосомами..

Кроме того, пептидный мотив, который распознает этот фермент, не является той же самой эукариотической трипептидной последовательностью.

функции

N-Олигосахариды, связанные с гликопротеинами, служат нескольким целям. Например, некоторые белки требуют этой посттрансляционной модификации для достижения адекватного сворачивания своей структуры.

Другим это обеспечивает стабильность, либо избегая протеолитической деградации, либо потому, что эта часть необходима для выполнения своей биологической функции..

Поскольку олигосахариды имеют сильную гидрофильную природу, их ковалентное добавление к белку обязательно изменяет их полярность и растворимость, что может быть функционально значимым.

После прикрепления к мембранным белкам олигосахариды являются ценными носителями информации. Они участвуют в процессах передачи сигналов, связи, распознавания, миграции и клеточной адгезии..

Они играют важную роль в свертывании крови, заживлении и иммунном ответе, а также в обработке контроля качества белка, который зависит от гликанов и незаменим для клетки..

важность

По меньшей мере 18 генетических заболеваний были связаны с гликозилированием белков у людей, некоторые из которых связаны с плохим физическим и умственным развитием, тогда как другие могут быть смертельными..

Растет число открытий, связанных с заболеваниями гликозилирования, особенно у детей. Многие из этих нарушений являются врожденными и связаны с дефектами, связанными с начальными стадиями образования олигосахаридов или с регуляцией ферментов, участвующих в этих процессах..

Поскольку большая часть гликозилированных белков составляет гликокаликс, возрастает интерес к проверке того, могут ли мутации или изменения в процессах гликозилирования быть связаны с изменением микроокружения опухолевых клеток и тем самым способствовать прогрессированию опухоли и развитие метастазов у ​​онкологических больных.

ссылки

  1. Эби, М. (2013). N-связанный белок гликозилирования в ER. Биохимика и Биофизика Акта, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J.W., Granovsky, M. & Warren, C.E. (1999). Гликозилирование белка в развитии и заболевании. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. 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.
  4. Лаки М. (2008). Мембранная структурная биология: с биохимическими и биофизическими основаниями. Издательство Кембриджского университета. Получено с www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2009). Lehninger Принципы биохимии. Омега издания (5-е изд.).
  6. Nothaft, H. & Szymanski, C.M. (2010). Гликозилирование белка у бактерий: слаще, чем когда-либо. Природа Обзоры Микробиология, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K. & Marth, J.D. (2006). Гликозилирование в клеточных механизмах здоровья и заболеваний. клетка, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R.G. (2002). Гликозилирование белка: природа, распределение, ферментативное образование и последствия гликопептидных связей для заболевания. гликобиологии, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T. & Cummings, R.D. (2015). Гликозилирование белка при раке. Ежегодный обзор патологии: механизмы заболевания, 10(1), 473-510.
  10. Штрассер, Р. (2016). Гликозилирование растительного белка. гликобиологии, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C. & Ng, D. T. W. (2015). Направленный на гликозилирование контроль качества сворачивания белка. Nature Reviews Молекулярная клеточная биология, 16(12), 742-752.
  12. Zhang X. & Wang Y. (2016). Контроль качества гликозилирования по структуре Гольджи. Журнал молекулярной биологии, 428(16), 3183-3193.