ГЛИКОЗИДНА ВЕЗА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ВРСТЕ И НОМЕНКЛАТУРА - БИОЛОГИЈА - 2025

У глукозидним везама су ковалентне везе који настају између шећера (угљених хидрата) и других молекула који могу постојати други моносахарида или други молекули са друге природе. Ове везе омогућавају постојање више основних компоненти за живот, не само у стварању резервних горива и структуралних елемената, већ и молекула који носе информације неопходне за ћелијску комуникацију.

Формирање полисахарида у основи зависи од успостављања глукозидних веза између слободног алкохола или хидроксилних група појединачних моносахаридних јединица.

Пример везивања гликозида у гликогену (Извор: Гликоген.свг-НЕУРОтикердеривативе-ворк-Марек-М-Публиц-домаин путем Викимедиа Цоммонс)

Међутим, неки сложени полисахариди садрже модификоване шећере који су везани за мале молекуле или групе као што су амино, сулфат и ацетил путем глукозидних веза и који не укључују нужно ослобађање молекула воде реакцијом кондензације. Ове модификације су веома честе у гликанима који су присутни у ванћелијском матриксу или гликокаликсу.

Гликозидне везе се јављају у више ћелијских контекста, укључујући сједињење поларне главе неке групе сфинголипида, есенцијалне састојке ћелијских мембрана многих организама и стварање гликопротеина и протеогликана.

Важни полисахариди као што су целулоза, хитин, агар, гликоген и скроб не би били могући без гликозидних веза. Слично томе, гликозилација протеина, која се јавља у ендоплазматском ретикулуу и Голгијевом комплексу, изузетно је важна за активност многих протеина.

Бројни олиго- и полисахариди функционишу као резервоари глукозе, као структурне компоненте или као лепак за везивање ћелија у ткивима.

Однос између гликозидних веза у олигосахаридима је аналоган односу пептидних веза у полипептидима и фосфодиестерских веза у полинуклеотидима, с тим што постоји већа разноликост гликозидних веза.

карактеристике

Гликозидне везе су много разноврсније од њихових аналога у протеинима и нуклеинским киселинама, јер се у принципу било која два молекула шећера могу међусобно придружити на више начина, јер имају више -ОХ група које могу учествовати у стварању везе.

Даље, изомери моносахарида, односно једна од две оријентације коју хидроксилна група може имати у цикличкој структури у односу на аномерни угљеник, пружају додатни ниво разноликости.

Изомери имају различите тродимензионалне структуре, као и различите биолошке активности. Целулоза и гликоген састоје се од понављајућих јединица Д-глукозе, али се разликују у врсти гликозидне везе (α1-4 за гликоген и β1-4 за целулозу), и стога имају различита својства и функције.

Баш као што полипептиди имају поларитет са Н- и Ц- крајем, а полинуклеотиди имају 5 'и 3' крајеве, олиго- или полисахариди имају поларитет који је дефинисан редукционим и не редуцирајућим крајевима.

Редукциони крај има слободни аномерни центар који не формира гликозидну везу са другим молекулом, задржавајући на тај начин хемијску реактивност алдехида.

Гликозидна веза је најфлексибилнија област олиго- или полисахаридне групе, пошто је структурна конформација појединачних моносахарида релативно крута.

Формирање гликозидне везе

Гликозидна веза може да споји два моносахаридна молекула преко аномерног угљеника једне и хидроксилне групе другог. Односно, хемијацетална група једног шећера реагује са другом групом алкохола и формира ацетал.

Генерално, формирање ових веза одвија се реакцијама кондензације, где се молекул воде ослобађа са сваком везом која се формира.

Међутим, у неким реакцијама кисеоник не напушта молекулу шећера као воду, већ као део дифосфатне групе уридин-дифосфатног нуклеотида.

Реакције које доводе до гликозидних веза катализују класа ензима позната као гликозилтрансферазе. Они се формирају између шећера модификованог ковалентно додавањем фосфатне групе или нуклеотида (на пример глукоза 6-фосфат, УДП-галактоза) који се веже за растући полимерни ланац.

Хидролиза гликозидне везе

Гликозидне везе се могу лако хидролизовати у благо киселом окружењу, али су прилично отпорне на алкална окружења.

Ензимска хидролиза гликозидних веза посредује ензимима познатим као гликозидазе. Многи сисари немају ове ензиме за разградњу целулозе, па нису у стању да извлаче енергију из овог полисахарида, упркос томе што је основни извор влакана.

На пример, преживаре попут крава имају бактерије повезане са цревима које производе ензиме који могу разградити целулозу коју гутају, што их чини способним да искористе енергију која се складишти у биљном ткиву.

Ензим лизоцим, произведен сузним очима и неким бактеријским вирусима, може да уништи бактерије захваљујући хидролизном деловању, које разбија гликозидну везу између Н-ацетилглукозамина и Н-ацетилмурамске киселине у ћелијској стијенци бактерија .

Разноликост

Олигосахариди, полисахариди или гликани веома су разнолики молекули и то је због многих начина на који се моносахариди могу међусобно повезати како би формирали структуре вишег реда.

Ова разноликост заснива се на чињеници, као што је горе поменуто, да шећери имају хидроксилне групе које омогућавају различите регије везивања и да се могу догодити везе између два могућа стереоизомера у односу на аномерни угљен шећера (α или β).

Гликозидне везе могу да се формирају између шећера и било којег хидрокси једињења, попут алкохола или аминокиселина.

Поред тога, моносахарид може да формира две гликозидне везе, тако да може послужити као тачка гране, уводећи потенцијалну сложеност у структуру гликана или полисахарида у ћелијама.

Врсте

Што се типова гликозидних веза тиче, две категорије се могу разликовати: гликозидне везе између моносахарида који чине олиго- и полисахариде и гликозидне везе које се јављају у гликопротеинима или гликолипидима, а то су протеини или липиди са делом угљених хидрата .

О-глукозидне везе

О-гликозидне везе настају између моносахарида, настају реакцијом између хидроксилне групе једног молекула шећера и аномерног угљеника друге.

Дисахариди су међу најчешћим олигосахаридима. Полисахариди имају више од 20 јединица моносахарида линеарно повезаних и понекад имају више грана.

Пример О-гликозидне везе (Извор: Тпиројси преко Викимедиа Цоммонс)

У дисахаридима као што су малтоза, лактоза и сахароза, најчешћа гликозидна веза је О-глукозидни тип. Ове везе се могу појавити између угљеника и -ОХ изомерних облика α или П.

Формирање глукозидних веза у олиго- и полисахаридима зависиће од стереохемијске природе шећера који се везују, као и од њиховог броја атома угљеника. Генерално, за шећере са 6 угљеника јављају се линеарне везе између угљеника 1 и 4 или 1 и 6.

Постоје две главне врсте О-гликозида који су, зависно од номенклатуре, дефинисани као α и β или 1,2-цис и 1,2-транс-гликозиди.

1,2-цис гликозилирани остаци, α-гликозиди за Д-глукозу, Д-галактозу, Л-фукозу, Д-ксилозу или П-гликозиде за Д-манозу, Л-арабинозу; као и 1,2-транс (β-гликозиди за Д-глукозу, Д-галактозу и α-гликозиди за Д-манозу, итд.) су од великог значаја за многе природне компоненте.

О-гликозилација

Једна од најчешћих посттралационих модификација је гликозилација која се састоји од додавања дела угљених хидрата растућем пептиду или протеину. Муцини, секреторни протеини, могу садржавати велике количине ланаца олигосахарида повезаних О-глукозидним везама.

Процес О-гликозилације одвија се у Голгијевом комплексу еукариота и састоји се од сједињења протеина у делу угљених хидрата преко гликозидне везе између -ОХ групе аминокиселинског остатка серина или треонина и аномерног угљеника. шећера.

Примећено је и формирање ових веза између угљених хидрата и хидроксипролинских и хидроксилизинских остатака и са фенолном групом остатака тирозина.

Н-гликозидне везе

Н-гликозидне везе су најчешће међу гликозилираним протеинима. Н-гликозилација се јавља углавном у ендоплазматском ретикулуу еукариота, са накнадним модификацијама које се могу јавити у Голгијевом комплексу.

Пример Н-гликозидне везе (Извор: Тпиројси, преко Викимедиа Цоммонс)

Н-гликозилација зависи од присуства консензусне секвенце Асн-Кскк-Сер / Тхр. Гликозидна веза настаје између амидног азота бочног ланца остатака аспарагина и аномерног угљеника шећера који се веже за пептидни ланац.

Формирање ових веза током гликозилације зависи од ензима познатог као олигосакарилтрансфераза, који преноси олигосахариде из долихол-фосфата у амидни азот остатака аспарагина.

Остале врсте гликозидних веза

С-глукозидне везе

Такође се јављају између протеина и угљених хидрата, примећени су између пептида са Н-терминалним цистеинима и олигосахаридима. Пептиди са таквим везама су у почетку изоловани из протеина у људском урину и еритроцита везаних за глукозе олигосахариде.

Ц-глукозидне везе

Први пут су примећене као пост-транслациона модификација (гликозилација) у остатку триптофана у РНази 2 која је присутна у људској мокраћи и у РНази 2 у еритроцитима. Манноза је везана за угљеник на положају 2 индола језгра аминокиселине преко Ц-глукозидне везе.

Номенклатура

Израз гликозид користи се за описивање било којег шећера чија је аномерна група замењена групом -ОР (О-гликозиди), -СР (тиогликозиди), -СеР (селеногликозиди), -НР (Н-гликозиди или глукозамини) или чак -ЦР (Ц-глукозиди).

Они се могу именовати на три различита начина:

(1) замена терминала "-о" назива одговарајућег цикличког облика моносахарида са "-идо" и пре него што се напише, другачијом речју, Р супституент групе.

(2) коришћење термина "гликосилокси" као префикса за назив моносахарида.

(3) коришћење термина О-гликозил, Н-гликозил, С-гликозил или Ц-гликозил као префикс за име хидрокси једињења.

Референце

1. Бертоззи, ЦР, & Рабука, Д. (2009). Структурне основе разноликости гликана. У А. Варки, Р. Цуммингс и Ј. Еско (ур.), Ессентиалс оф Глицобиологи (друго издање). Нев Иорк: Цолд Спринг Харбор Лаборатори Пресс. Преузето са ввв.нцби.нлм.них.гов
2. Биерманн, Ц. (1988). Хидролиза и друга цепања гликозидних веза у полисахаридима. Напредак у хемији и биохемији угљених хидрата, 46, 251–261.
3. Демченко, АВ (2008). Приручник хемијске гликозилације: Напредак стереоселективности и терапијске важности. Вилеи-ВЦХ.
4. Лодисх, Х., Берк, А., Каисер, Калифорнија, Криегер, М., Бретсцхер, А., Плоегх, Х., … Мартин, К. (2003). Молекуларна ћелијска биологија (5. изд.). Фрееман, ВХ & Цомпани.
5. Нелсон, ДЛ и Цок, ММ (2009). Лехнингерови принципи биохемије. Омега издања (5. изд.).
6. Номенклатура угљених хидрата (Препоруке 1996). (деветнаест деведесет шест). Преузето са ввв.кмул.ац.ук
7. Содерберг, Т. (2010). Органска хемија са биолошким нагласком, свезак И. Хемијски факултет (том 1). Минесота: Универзитет Минесоте Моррис Дигитал Велл. Преузето са ввв.дигиталцоммонс.моррис.умн.еду
8. Таилор, ЦМ (1998). Гликопептиди и гликопротеини: фокус на гликозидну везу. Тетрахедрон, 54, 11317-11362.