ГЛИКОПРОТЕИНИ: СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ, КЛАСЕ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

У гликопротеини или гликопротеини су трансмембрански протеини који су део велике породице мембранских гликокоњугата и који су присутни код животиња, биљака и микроорганизама као што су бактерије, квасаца , и Арцхаеа.

Први пут их је дефинисао Комитет за протеинску номенклатуру Америчког друштва биохемичара и резултат су гликозидне уније протеина са делом угљених хидрата који се зове глукан.

Структура лектиног мономера махунарки (Извор: Корисник: Томикдф путем Викимедиа Цоммонс)

То су протеини којих посебно има на површини плазма мембране многих ћелија и представљају важан део угљеног хидратног слоја који их покрива, што се у многим случајевима назива гликокаликс.

Прекурсорски протеини гликопротеини ковалентно су модификовани у ендоплазматском ретикулуу и Голгијевом комплексу многих еукариота након превођења, мада постоје и случајеви гликозилације у цитосолу, али они су ређе и јављају се само са једном врстом шећера .

Гликозилација протеина често има важне функционалне ефекте на његову активност, јер може учествовати у савијању и, према томе, у успостављању своје терцијарне структуре.

Гликани имају вишеструко биолошки важне функције за ћелију, јер могу доделити специфичност ћелијама и учествовати у процесима интрацелуларне и међућелијске сигнализације, пошто су лиганди за ендогене и егзогене рецепторе.

Гликопротеини, као и остатак гликокоњугата, толико су важни да ћелија посвећује до 1% свог генома машини за гликозилацију, а код људи више од 70% протеина модификује гликозилацијом.

Структура

Структура гликопротеина се проучава на основу њихове аминокиселинске секвенце, места гликозилације унутар секвенце и структуре делова гликона који се везују на тим местима.

Ланци олигосахарида који су гликозилацијом повезани са овим протеинима су углавном веома разнолики, али кратки су јер не прелазе 15 остатака шећера. Неки протеини имају један ланац олигосахарида, али други могу имати више од једног и они могу бити разгранати.

Уједињење олигосахарида и протеина настаје кроз аномерни угљени угљени хидрат и хидроксилну групу (-ОХ) остатка серина или треонина, у случају О-гликозилације, или преко амидног азота остатка аспарагина, у случају Н-гликозилације.

Тако везани угљени хидрати могу представљати до 70% молекулске тежине гликопротеина, а карактеристике дела угљеног хидрата (на пример, величина и набој) могу заштитити неке протеине од ензимске протеолизе.

Исти протеин може у различитим ткивима имати различите обрасце гликозилације који га чине различитим гликопротеином, јер комплетна структура укључује не само аминокиселинске остатке и њихов просторни распоред, већ и олигосахариде везане уз њих.

Међу остацима шећера који се више пута налазе у гликопротеинима су: Д-галактоза, Д-маноза, Д-глукоза, Л-фукоза, Д-ксилоза, Л-арабинофураноза, Н-ацетил-Д-глукозамин, Н-ацетил -Д-галактозамин, неке сијалне киселине и модификације свих ових.

Карактеристике

Структурни

Са структуралног становишта, гликопротеини обезбеђују ланце угљених хидрата који учествују у заштити и подмазивању ћелија, јер су способни да хидрирају и формирају вискозну супстанцу која одолева механичким и хемијским агресијама.

Неки гликопротеини такође се налазе у бактеријама и археама, а то су важне компоненте С слоја, који је спољашњи слој ћелијске овојнице.

Поред тога, они се такође налазе као састојци флагелин протеина који су део флагеларних филамената који се користе као локомоторни органи.

Биљке такође поседују структурне гликопротеине за које је карактеристичан сложени образац гликозилације и који се могу наћи као део ћелијске стијенке или у ванћелијском матриксу.

Препознавање ћелија

Гликопротеини служе важним функцијама као места препознавања ћелија, јер многи рецептори на ћелијској површини су способни да препознају специфичне олигосахаридне секвенце.

Пример међућелијских препознавања која се јављају помоћу олигосахаридних ланаца на површини ћелије је случај препознавања између овуле и сперме, неопходног за појаву оплодње код вишећелијских организама са сексуалном репродукцијом.

Крвне групе у људима одређују се идентитетом шећера везаних на гликопротеине који их одређују. Антитела и многи хормони су такође гликопротеини и њихове функције су кључне за сигнализацију и одбрану тела.

Адхезија ћелија

Т ћелије сисарског имунолошког система поседују гликопротеин са адхезионим доменима познат као ЦД2, који је кључни састојак имунолошке стимулације јер посредује везивање између лимфоцита и ћелија које представљају антиген преко свог рецептора, ЦД58 гликопротеин.

Неки вируси који имају важне патогене функције код многих сисара, укључујући људе, поседују површинске гликопротеине који делују у процесима адхезије вирусне честице на ћелије које паразитирају.

Такав је случај ГП120 протеина хуманог стеченог имунодефицијенцијског вируса или ХИВ-а, који узајамно делује са површинским протеинима људских ћелија познатим као ГП41 и који сарађује са уласком вируса у ћелију.

На исти начин, многи гликозилирани протеини учествују у важним ћелијским процесима адхезије који се одвијају у обичном животу ћелија присутних у многим ткивима вишећелијских организама.

Гликопротеини као терапеутски циљеви

Ови протеинско-угљени хидратни комплекси су пожељна мета многих патогена попут паразита и вируса, а многи гликопротеини са абберантним обрасцима гликозилације имају критичну улогу у аутоимуним болестима и канцерима.

Из тих разлога, разни истраживачи су преузели задатак да предложе ове протеине као могуће терапеутске циљеве и за дизајн дијагностичких метода, терапија нове генерације, па чак и за дизајн вакцина.

Лекције

Класификација гликопротеина заснива се превасходно на природи гликозидне везе која повезује остатке протеина и угљених хидрата и на карактеристикама прикључених гликана.

Према остацима шећера могу бити гликопротеини са моносахаридима, дисахариди, олигосахариди, полисахариди и њихови деривати. Неки аутори сматрају класификацију гликопротеина у:

- Протеогликани, који су поткласа унутар групе гликопротеина који у делу са угљеним хидратима садрже полисахариде састављене углавном од амино шећера (гликозаминогликана).

- Гликопептиди, који су молекули састављени од угљених хидрата повезаних са олигопептидима формираним од аминокиселина у њиховим Л и / или Д конформацијама.

- Глико-аминокиселине, које су аминокиселине повезане са сахаридом било којом врстом ковалентне везе.

- Гликозил аминокиселине које су аминокиселине повезане са сахаридним делом преко О-, Н- или С-гликозидних веза.

У номенклатури ових протеина који су тако повезани са угљеним хидратима, префикси О-, Н- и С- се користе да одреде кроз које су везе шећери везани за полипептидни ланац.

Примери

- Гликофорин А је један од најбоље проучених гликопротеина: он је саставни протеин мембране еритроцита (ћелија или црвених крвних зрнаца) и има 15 олигосахаридних ланаца ковалентно повезаних са аминокиселинским остацима у Н-терминалном региону а кроз О-гликозидне везе и ланац повезан Н-гликозидном везом.

- Већина протеина у крви су гликопротеини и ова група укључује имуноглобулине и многе хормоне.

- Лакталбумин, протеин присутан у млеку је гликозилиран, као и многи панкреасни и лизосомални протеини.

- Лектини су протеини који везују угљене хидрате и зато имају вишеструку функцију препознавања.

- Такође је потребно истакнути многе животињске хормоне који су гликопротеини; Међу њима се могу поменути лутропин (ЛХ), фолитропин (ФСХ) и тиротропин (ТСХ), који се синтетишу у предњој жлезди хипофизе, и хорионски гонадотропин који се производи у плаценти човека, примата и копитари.

Ови хормони имају репродуктивне функције јер ЛХ стимулира стероидогенезу у јајницима и тестисним ћелијама Леидига.

- Колаген, обилни протеин присутан пре свега у везивним ткивима животиња, представља огромну породицу гликопротеина сачињених од више од 15 врста протеина који су, иако имају многе заједничке карактеристике, сасвим различите.

Ови протеини садрже „неколагене“ порције, од којих су неки сачињени од угљених хидрата.

- Екстензини су биљни протеини који се састоје од мреже нерастворљивих гликопротеина који су богати хидроксипролином и остацима серина. Налазе се у зиду биљних ћелија и сматра се да делују као одбрана од различитих врста стреса и патогена.

- Биљке такође имају протеине који наликују лектину и посебан пример њих су лектини из кромпира који очигледно имају способност аглутинације крвних ћелија као што су еритроцити.

- На крају, али не најмање битно, могу се именовати муцини који су гликопротеини који се излучују у слузници и који су део слине код животиња, углавном испуњавајући функције подмазивања и сигнализације.

Референце

1. Монтреуил, Ј., Влиегентхарт, Ј. и Сцхацхтер, Х. (1995). Гликопротеини. (А. Неубергер и Л. Деенен, ур.). Елсевиер.
2. Нелсон, ДЛ и Цок, ММ (2009). Лехнингерови принципи биохемије. Омега издања (5. изд.). хттпс://дои.орг/10.1007/с13398-014-0173-7.2
3. Струве, В., Цосграве, Е. (2011). Функционална и структурна протеомика гликопротеина. (Р. Овенс и Ј. Неттлесхип, изд.). Лондон: Спрингер
4. Воет, Д. и Воет, Ј. (2006). Биохемија (3. изд.). Уредништво Медица Панамерицана.
5. Виттман, В. (2007). Гликопептиди и гликопротеини. Синтеза, структура и примена. (В. Балзани, Ј.-М. Лехн, А. де Меијере, С. Леи, К. Хоук, С. Сцхреибер, Ј. Тхием, ур.). Лајпциг: Спрингер Сциенце + Бусинесс Медиа, ЛЛЦ.