ГЛИКОЗИЛАЦИЈА ПРОТЕИНА: ВРСТЕ, ПОСТУПАК И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Гликозилације протеина је пост-транслациону модификацију је додатак олигосахаридних ланаца линеаран или разгранат протеина. Настали гликопротеини су углавном површински протеини и протеини секреторног пута.

Гликозилација је једна од најчешћих модификација пептида међу еукариотским организмима, али се такође показало да се појављује код неких врста археја и бактерија.

Пример ланца олигосахарида који се могу везати за протеине гликозилацијом (Дна 621, из Викимедиа Цоммонс)

У еукариота овај механизам се јавља између ендоплазматског ретикулума (ЕР) и Голгијевог комплекса, уз интервенцију различитих ензима који су укључени у регулаторне процесе и у стварање протеина + олигосахарид ковалентних веза.

Врсте гликолизе

У зависности од места везања олигосахарида за протеин, гликозилација се може класификовати у 4 врсте:

Н-

Он је најчешћи од свих и јавља се када се олигосахариди везују за азот амидне групе остатака аспарагина у мотиву Асн-Кс-Сер / Тхр, где Кс може бити било која аминокиселина осим пролина.

ИЛИ

Када се угљени хидрати везују за хидроксилну групу серина, треонина, хидроксилизина или тирозина. Мање је модификација и примери су протеини попут колагена, гликофорина и муцина.

Ц-

Састоји се од додавања остатка манозе који се везује за протеин ЦЦ везом са Ц2 индолошке групе у остацима триптофана.

Глипиатион (од енглеског „

Полисахарид делује као мост за везивање протеина на гликозилфосфатидилинозитолу (ГПИ) сидру на мембрани.

Процес

У еукариота

Н-гликозилација је она која је детаљније проучена. У ћелијама сисара процес почиње грубим ЕР, где се претходно формирани полисахарид везује за протеине док излазе из рибосома.

Речени полисахарид прекурсора састоји се од 14 остатака шећера, и то: 3 остатка глукозе (Глц), 9 манозе (Ман) и 2 Н-ацетил глукозамина (ГлцНАц).

Овај прекурсор је уобичајен код биљака, животиња и једноћелијских еукариотских организама. Везан је за мембрану захваљујући вези са молекулом долихола, изопреноидним липидом уграђеним у ЕР мембрану.

Након његове синтезе, олигосахарид се ензимом олигосакарилтрансферазе преноси у остатак аспарагин укључен у три-пептидну секвенцу Асн-Кс-Сер / Тхр протеина док се он преводи.

Три остатка Глц на крају олигосахарида служе као сигнал за исправну синтезу олигосахарида и цепају се заједно с једним од Ман остатака пре него што се протеин однесе у Голгијев апарат за даљу обраду.

Једном када се уђе у Голгијев апарат, делови олигосахарида везани за гликопротеине могу се модификовати додавањем галактозе, сиалне киселине, фукозе и многих других остатака, дајући ланце много веће разноликости и сложености.

Прерада олиосахарида (Дна 621, из Викимедиа Цоммонс)

Ензимска машина потребна за спровођење процеса гликозилације укључује бројне гликозилтрансферазе за додавање шећера, гликозидазе за њихово уклањање и различите нуклеотидне транспортере шећера за допринос остатака коришћених као супстрати.

У прокариоте

Бактерије не поседују интрацелуларне мембранске системе, па се почетна формација олигосахарида (од само 7 остатака) одвија на цитосолној страни плазма мембране.

Наведени прекурсор се синтетише на липиду који се потом транслира помоћу флипазе зависне од АТП-а у периплазматски простор где се догађа гликозилација.

Друга важна разлика између еукариотске и прокариотске гликозилације је та што ензим олигосахарид трансфераза (олигосакарилтрансфераза) из бактерија може пренијети остатке шећера у слободне делове већ савијених протеина, а не како их рибосоми преводе.

Даље, мотив пептида препознатљив овим ензимом није исти еукариотски три-пептидни низ.

Карактеристике

Н-олигосахариди везани за гликопротеине служе у различите сврхе. На пример, неким протеинима је потребна ова пост-транслациона модификација да би се постигло правилно савијање њихове структуре.

Другима пружа стабилност или избегавањем протеолитичке разградње или зато што је овај део потребан да би испунили своју биолошку функцију.

Будући да олигосахариди имају снажан хидрофилни карактер, њихово ковалентно додавање протеину нужно мења његову поларност и растворљивост, што може бити релевантно са функционалног становишта.

Једном везани за мембранске протеине, олигосахариди су вредни носиоци информација. Учествују у процесима ћелијске сигнализације, комуникације, препознавања, миграције и адхезије.

Имају важну улогу у згрушавању крви, излечењу и имунолошком одговору, као и у преради контроле квалитета протеина, која је зависна од гликона и неопходна за ћелију.

Значај

Најмање 18 генетских болести повезано је са гликозилацијом протеина код људи, од којих неке укључују лош физички и ментални развој, док друге могу бити фаталне.

Све је већи број открића везаних за болести гликозилације, посебно код педијатријских пацијената. Многи од ових поремећаја су урођени и имају везе са дефектима повезаним са почетним фазама стварања олигосахарида или са регулацијом ензима који учествују у тим процесима.

Пошто велики део гликозилираних протеина чини гликокаликс, све је веће интересовање за верификацију да ли мутације или промене у процесима гликозилације могу бити повезане са променама у микро окружењу туморских ћелија и на тај начин подстичу напредовање тумори и развој метастаза код пацијената са карциномом.

Референце

1. Аеби, М. (2013). Н-везана гликозилација протеина у ЕР. Биоцхимица ет Биопхисица Ацта, 1833 (11), 2430–2437.
2. Деннис, ЈВ, Грановски, М., и Варрен, ЦЕ (1999). Гликозилација протеина у развоју и болести. БиоЕссаис, 21 (5), 412-421.
3. Лодисх, Х., Берк, А., Каисер, Калифорнија, Криегер, М., Бретсцхер, А., Плоегх, Х., … Мартин, К. (2003). Молекуларна ћелијска биологија (5. изд.). Фрееман, ВХ & Цомпани.
4. Луцкеи, М. (2008). Мембранска структурна биологија: са биохемијским и биофизичким основама. Цамбридге Университи Пресс. Преузето са ввв.цамбрудге.орг/9780521856553
5. Нелсон, ДЛ и Цок, ММ (2009). Лехнингерови принципи биохемије. Омега издања (5. изд.).
6. Нотхафт, Х., и Сзимански, ЦМ (2010). Гликозилација протеина у бактеријама: слађе него икад. Натуре Ревиевс Мицробиологи, 8 (11), 765–778.
7. Охтсубо, К., и Мартх, ЈД (2006). Гликозилација у ћелијским механизмима здравља и болести. Целл, 126 (5), 855-867.
8. Спиро, РГ (2002). Гликозилација протеина: природа, дистрибуција, стварање ензима и импликације гликопептидних веза на болест. Глицобиологи, 12 (4), 43Р-53Р.
9. Стовелл, СР, Ју, Т., и Цуммингс, РД (2015). Гликозилација протеина код рака. Годишњи преглед патологије: Механизми болести, 10 (1), 473–510.
10. Страссер, Р. (2016). Гликозилација биљних протеина. Глицобиологи, 26 (9), 926–939.
11. Ксу, Ц., & Нг, ДТВ (2015). Контрола квалитета пресавијања протеина усмерена на гликозилацију. Натуре Натуре Молецулар Целл Биологи, 16 (12), 742–752.
12. Зханг, Кс., Ванг, И. (2016). Контрола квалитета гликозилације од стране Голгијеве структуре. Часопис за молекуларну биологију, 428 (16), 3183–3193.