Глікозилювання типів білків, процес і функції



The глікозилювання білка являє собою посттрансляционную модифікацію, що складається з додавання до білка лінійних або розгалужених ланцюгів олігосахаридів. Отримані глікопротеїни зазвичай являють собою поверхневі білки і білки секреторного шляху.

Глікозилювання є однією з найбільш поширених модифікацій пептидів серед еукаріотичних організмів, але, як було показано, вона також зустрічається у деяких видів архей та бактерій..

У еукаріотів цей механізм відбувається між ендоплазматичним ретикулумом (ER) і комплексом Гольджі, з втручанням різних ферментів, що беруть участь в обох регуляторних процесах і у формуванні ковалентного білка + олігосахаридних зв'язків..

Індекс

  • 1 Типи гліколізаціі
    • 1.1 N-глікозилювання
    • 1.2 O-глікозилювання
    • 1,3 C-маннозилирования
    • 1.4 Glipiation (від англійської "Glypiation")
  • 2 Процес
    • 2.1 У еукаріотів
    • 2.2 У прокаріотів
  • 3 Функції
    • 3.1 Важливість
  • 4 Посилання

Типи гліколізаціі

В залежності від сайту зв'язування олігосахариду з білком, глікозилювання можна класифікувати на 4 типи:

N-глікозилювання

Це найбільш поширене з усіх і відбувається, коли олігосахариди зв'язуються з азотом амидной групи залишків аспарагіну в мотиві Asn-X-Ser / Thr, де X може бути будь-якою амінокислотою, крім проліну..

O-глікозилювання

Коли вуглеводи зв'язуються з гідроксильної групою серину, треоніна, гидроксилизина або тирозину. Це менш поширена модифікація і прикладами є такі білки, як колаген, глікофорин і муцини.

C-маніпуляції

Вона полягає в додаванні залишку маннози, який пов'язаний з білком за допомогою зв'язку С-С з С2 індольної групи в залишках триптофану.

Glipiación (з англійської мови)Glypiation ")

Полісахарид діє як міст для зв'язування білка з якорем глікозилфосфатидилінозітол (GPI) в мембрані.

Процес

У еукаріотів

The N-Глікозилювання є тим, що було вивчено більш докладно. У клітинах ссавців процес починається в грубій ER, де попередньо сформований полісахарид зв'язується з білками, коли вони виходять з рибосом..

Зазначений попередник полісахариду складається з 14 залишків цукру, а саме: 3 глюкози (Glc), 9 маннози (Man) і 2 N-ацетил глюкозаміну (GlcNAc) залишків.

Цей попередник поширений у рослин, тварин і одноклітинних еукаріотичних організмах. Це пов'язано з мембраною завдяки зв'язуванню з молекулою доліхолу, ізопреноїдним ліпідом, вбудованим в мембрану ER.

Після його синтезу олігосахарид переноситься комплексом ферментів олігосахарилтрансферази до залишку аспарагіну, включеного в трипептидну послідовність Asn-X-Ser / Thr білка в той час як він переводиться.

Три залишку Glc на кінці олігосахариду служать сигналом для правильного синтезу цього, і вони висікаються разом з одним з залишків Man, перш ніж білок доставляється в апарат Гольджі для подальшої обробки..

Як тільки в апараті Гольджі, олігосахаридні ділянки, пов'язані з глікопротеїнами, можуть бути модифіковані шляхом додавання залишків галактози, сиаловой кислоти, фукози та багатьох інших, що дає ланцюги набагато більшої різноманітності і складності.

Ферментативна техніка, необхідна для здійснення процесів глікозилювання, включає численні глікозилтрансферази для додавання цукрів, глікозидаз для їх видалення, а також різні транспортери нуклеотидних цукрів для внеску відходів, що використовуються в якості субстратів..

У прокаріотів

Бактерії не мають внутрішньоклітинних мембранних систем, тому утворення вихідного олігосахариду (всього 7 залишків) відбувається на цитозольній стороні плазматичної мембрани..

Цей попередник синтезується на ліпіді, який потім переміщується АТФ-залежною фліпазою в периплазматичний простір, де відбувається глікозилювання..

Іншою важливою відмінністю між глікозилюванням еукаріотів і прокаріотів є те, що фермент бактеріальної олігосахариду (олігосахарилтрансферази) трансферази може переносити залишки цукру на вільні порції вже складених білків, а не так, як вони переводяться рибосомами..

Крім того, пептидний мотив, який розпізнає цей фермент, не є тією ж эукариотической трипептидной послідовністю.

Функції

The N-Олігосахариди, пов'язані з глікопротеїнами, служать декільком цілям. Наприклад, деякі білки вимагають такої посттрансляційної модифікації для досягнення адекватного згортання їх структури.

Для інших він забезпечує стабільність, або шляхом запобігання протеолітичної деградації, або тому, що ця частина є необхідною для виконання своєї біологічної функції.

Оскільки олігосахариди мають сильну гідрофільну природу, їх ковалентне додавання до білка обов'язково змінює їх полярність і розчинність, які можуть бути функціонально значущими.

Після прикріплення до мембранних білків олігосахариди є цінними носіями інформації. Вони беруть участь у процесах сигналізації, зв'язку, розпізнавання, міграції та клітинної адгезії.

Вони відіграють важливу роль у згортанні крові, загоєнні і імунної відповіді, а також при обробці контролю якості білка, який залежить від гліканів і незамінний для клітини..

Значення

Щонайменше 18 генетичних захворювань були пов'язані з глікозилюванням білків у людей, деякі з яких пов'язані з поганим фізичним та розумовим розвитком, а інші можуть бути фатальними..

Існує зростаюча кількість відкриттів, пов'язаних із захворюваннями глікозилювання, особливо у педіатричних пацієнтів. Багато з цих розладів є вродженими і пов'язані з дефектами, пов'язаними з початковими стадіями утворення олігосахаридів або з регулюванням ферментів, що беруть участь у цих процесах..

Оскільки більша частина глікозильованих білків утворює глікокалікс, існує зростаючий інтерес до перевірки того, що мутації або зміни в процесах глікозилювання можуть бути пов'язані зі зміною мікрооточення пухлинних клітин і тим самим сприяти прогресуванню пухлини і розвиток метастазів у онкологічних хворих.

Список літератури

  1. Aebi, M. (2013). N-пов'язаний глікозилювання білка в ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C.E. (1999). Білкове глікозилювання в розвитку і захворювання. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Молекулярна клітинна біологія (5-е изд.). Freeman, W. H. & Company.
  4. Luckey, M. (2008). Структурна біологія мембран: з біохімічними та біофізичними основами. Cambridge University Press. Отримано з сайту www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Нельсон, Д. Л., & Кокс, М. М. (2009). Принципи біохімії Ленінгера. Видання Omega (5-е изд.).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Білкове глікозилювання у бактерій: Солодше, ніж будь-коли. Відгуки про природу Мікробіологія, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J. D. (2006). Глікозилювання в клітинних механізмах здоров'я та хвороб. Cell, 126(5), 855-867.
  8. Спіро Р. Г. (2002). Білкове глікозилювання: природа, розподіл, ферментативне утворення і хворобливі наслідки глікопептидних зв'язків. Глікобіологія, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., & Cummings, R.D. (2015). Глікозилювання білка в раку. Щорічний огляд патології: механізми хвороби, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Глікозилювання рослинного білка. Глікобіологія, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D.T.W. (2015). Контроль якості глікозилювання спрямованості складання білків. Відгуки про природу Молекулярна клітинна біологія, 16(12), 742-752.
  12. Чжан, X., & Wang, Y. (2016). Контроль якості глікозилювання за структурою Гольджі. Журнал молекулярної біології, 428(16), 3183-3193.