GLIKOPROTEINEK: SZERKEZET, FUNKCIÓK, OSZTÁLYOK ÉS PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

A glikoproteinek vagy a glikoproteinek transzmembrán proteinek, amelyek a membrán-glikokonjugátumok nagy családjának részét képezik, és állatokban, növényekben és mikroorganizmusokban, például baktériumokban, élesztőben és Archaea-ban vannak jelen.

Ezeket először 1908-ban az Amerikai Biokémikus Társaság Protein Nómenklatúrájának Bizottsága határozta meg, és a fehérje glikozidos uniójának eredménye, amelynek szénhidrát része glükán.

A hüvelyesek Lectin monomer szerkezete (Forrás: Felhasználó: Tomixdf a Wikimedia Commons segítségével)

Olyan fehérjék, amelyek különösen bőségesen sok sejt plazmamembránjának felületén vannak, és képezik azokat a szénhidrátréteg fontos részét, amely azokat befedi, amelyet sok esetben glycocalyx-nek hívnak.

A glikoproteinek prekurzor fehérjeit kovalensen módosítják az endoplazmatikus retikulumban és a sok eukarióta Golgi komplexében a transzláció után, bár vannak olyan esetek is, amikor a citoszolban glikozilálódnak, de ezek ritkábban fordulnak elő, és csak egy típusú cukornál fordulnak elő..

A fehérje-glikozilezésnek gyakran fontos funkcionális hatása van aktivitására, mivel részt vehet a hajtogatásban, és így a harmadlagos szerkezet kialakításában.

A glikánoknak több biológiailag fontos funkciója van a sejt számára, mivel specifikussá tehetik a sejteket és részt vehetnek az intracelluláris és intercelluláris jelátviteli folyamatokban, mivel ezek endogén és exogén receptorok ligandumai.

A glikoproteinek, csakúgy, mint a többi glikokonjugátum, annyira fontosak, hogy egy sejt genomjának 1% -át a glikozilezési mechanizmusnak szenteli, és emberben a fehérjék több mint 70% -a módosul glikozilezéssel.

Szerkezet

A glikoproteinek szerkezetét az aminosav-szekvencia, a szekvencián belüli glikozilezési helyek és az ezekben a helyekben megkötő glikánrészek szerkezete alapján vizsgálják.

Azok az oligoszacharidláncok, amelyek glikozilezés útján kapcsolódnak ezekhez a fehérjékhez, általában nagyon változatosak, de rövidek, mivel nem haladják meg a 15 cukormaradékot. Egyes fehérjék egyetlen oligoszacharid lánccal rendelkeznek, mások azonban egynél többet tartalmazhatnak, és ezek elágazóak lehetnek.

Az oligoszacharidok és a fehérjék közötti unió a szénhidrát anomer szénén és a szerin vagy treonin maradék hidroxilcsoportján (-OH) keresztül, O-glikozilezés esetén, vagy egy aszparagin maradék amid nitrogénjén keresztül, N-glikozilezés esetén.

Az így kötött szénhidrátok a glikoprotein molekulatömegének legfeljebb 70% -át tehetik ki, és a szénhidrát rész jellemzői (például méret és töltés) megvédik egyes fehérjéket az enzimes proteolízis ellen.

Ugyanaz a fehérje különböző szövetekben eltérő glikozilációs mintázattal rendelkezik, amelyek eltérő glikoproteint képeznek, mivel a teljes szerkezet nemcsak az aminosavmaradványokat és azok térbeli elrendezését tartalmazza, hanem a hozzájuk kapcsolódó oligoszacharidokat is.

A glikoproteinekben ismételten megtalálható cukormaradékok között szerepelnek a D-galaktóz, D-mannóz, D-glükóz, L-fukóz, D-xilóz, L-arabinofuranóz, N-acetil-D-glükozamin, N-acetil -D-galaktozamin, néhány sziálsav és ezek módosítása.

Jellemzők

Szerkezeti

Szerkezeti szempontból a glikoproteinek szénhidrátláncokat szolgáltatnak, amelyek részt vesznek a sejtek védelmében és kenésében, mivel képesek hidratálni és viszkózus anyagot képezni, amely ellenáll a mechanikai és kémiai agressziónak.

Néhány glikoproteinek megtalálhatók a baktériumokban és az archaában is, és ezek az S réteg fontos alkotóelemei, amely a sejtburok legkülső rétege.

Ezen túlmenően a flagellinfehérjék alkotóelemeiként is megtalálhatók, amelyek részei a mozgásszervekként használt flagellar filamentumoknak.

A növények szerkezeti glikoproteineket is tartalmaznak, amelyeket komplex glikozilezési minták jellemeznek és amelyek megtalálhatók a sejtfal szerkezetének részeként vagy az extracelluláris mátrixban.

Sejtfelismerés

A glikoproteinek fontos funkciókat szolgálnak sejtek közötti felismerési helyekként, mivel a sejtfelszínen sok receptor képes felismerni a specifikus oligoszacharid-szekvenciákat.

A sejtek felületén található oligoszacharid láncok révén felmerülő intercelluláris felismerések példája az ovulus és a sperma közötti felismerés, amely szükséges a megtermékenyülésnek a szexuális szaporodással rendelkező többsejtű szervezetekben történő előfordulásához.

Az emberek vércsoportjait az azokat meghatározó glikoproteinekhez kapcsolódó cukrok azonossága határozza meg. Az antitestek és sok hormon szintén glikoproteinek. Funkcióik elengedhetetlenek a test jelzéséhez és védekezéséhez.

Sejtadhézió

Az emlős immunrendszer T-sejtjei glikoproteint tartalmaznak, amelynek adhéziós doménjei CD2 néven ismertek, és amely kulcsfontosságú az immunstimuláció szempontjából, mivel közvetíti a limfocita és az antigént prezentáló sejtek közötti kötődést receptorán keresztül, CD58 glikoprotein.

Egyes vírusok, amelyek számos emlős, köztük az emberek számára fontos patogén funkcióval bírnak, felszíni glikoproteinekkel rendelkeznek, amelyek a vírusrészecske adhéziós folyamataiban működnek, amelyeket parazitizálnak.

Ilyen a humán szerzett immundeficiencia vírus vagy HIV GP120 fehérje, amely kölcsönhatásba lép a GP41 néven ismert emberi sejtek felszíni fehérjével, és együttműködik a vírus bejutásával a sejtbe.

Hasonló módon, sok glikozilezett fehérje részt vesz a fontos sejtadhéziós folyamatokban, amelyek a többsejtű organizmusok sok szövetében lévő sejtek rendes életében zajlanak.

Glikoproteinek mint terápiás célpontok

Ezek a fehérje-szénhidrát komplexek sok patogén, például paraziták és vírusok előnyben részesített célpontjai, és sok, aberráns glikozilezési mintázatú glikoproteinek kritikus szerepet játszanak az autoimmun betegségekben és a rákban.

Ezen okok miatt számos kutató vállalta ezeket a fehérjéket lehetséges terápiás célpontokra, valamint diagnosztikai módszerek, új generációs terápiák és még az oltások tervezésére is.

Lessons

A glikoproteinek osztályozása elsősorban a fehérje- és szénhidrátcsoportokat összekötő glikozidkötés természetén és a kapcsolódó glikánok tulajdonságain alapszik.

A cukormaradékok szerint monoszacharidokkal, diszacharidokkal, oligoszacharidokkal, poliszacharidokkal és ezek származékaival rendelkező glikoproteinek állhatnak rendelkezésre. Egyes szerzők fontolóra veszik a glikoproteinek osztályozását:

- Proteoglikánok, amelyek alcsoportba tartoznak a glikoproteinek azon csoportjában, amely a szénhidrát részében elsősorban amino-cukrokat tartalmazó poliszacharidokat (glikozaminoglikánok) tartalmaz.

- Glikopeptidek, amelyek olyan szénhidrátokból álló molekulák, amelyek az L- és / vagy D-konformációjukban aminosavak által képződött oligopeptidekhez kapcsolódnak.

- Gliko-aminosavak, amelyek olyan aminosavak, amelyek bármilyen kovalens kötésen keresztül egy szacharidhoz kapcsolódnak.

- Glikozil-aminosavak, amelyek aminosavak, amelyek O-, N- vagy S-glikozid-kötésen keresztül egy szacharid részhez kapcsolódnak.

Ezen szénhidrátokhoz kapcsolt fehérjék nómenklatúrájában az O-, N- és S- előtagokat arra használják, hogy meghatározzák, mely kötéseken keresztül kapcsolódnak a cukrok a polipeptidlánchoz.

Példák

- A glikophorin A az egyik legjobban tanulmányozott glikoprotein: az eritrociták (sejtek vagy vörösvértestek) membránjának szerves proteinje, és 15 oligoszacharidlánccal rendelkezik, amelyek kovalensen kapcsolódnak az N-terminális régió aminosavmaradékaihoz a O-glikozidos kötések és N-glikozidos kötéssel összekötött láncon keresztül.

- A vérben levő fehérjék többsége glikoproteinek, és ebbe a csoportba tartozik az immunglobulin és számos hormon.

- A laktalbumin, a tejben található protein glikozilált, valamint számos hasnyálmirigy- és lizoszomális protein.

- A lektinek szénhidrátkötő fehérjék, és ezért felismerésük több funkciója.

- Szintén ki kell emelni számos állati hormont, amelyek glikoproteinek; Ezek közül megemlíthetők a lutropin (LH), a follitropin (FSH) és a tirotropin (TSH), amelyeket az elülső agyalapi mirigyben szintetizálnak, valamint a korionos gonadotropin, amelyet az emberek, a főemlősök és a placentában termelnek. lovakra.

Ezeknek a hormonoknak reprodukciós funkciójuk van, mivel az LH serkenti a szteroidogenezist a petefészekben és a here Leydig sejtekben.

- A kollagén, amely elsősorban az állatok kötőszövetében jelen van, bőséges fehérje, egy óriási glikoproteinek családját képviseli, amely több mint 15 fehérjefajtából áll, amelyek - bár sok közös jellemzőjük van - meglehetősen eltérőek.

Ezek a fehérjék "nem-kollagén" részeket tartalmaznak, amelyek egy része szénhidrátokból áll.

- Az extenzinek olyan növényi fehérjék, amelyek oldhatatlan glikoproteinek hálózatából állnak, és gazdagok hidroxi-prolinban és szerinmaradványokban. A növényi sejtek falában találhatók, és úgy vélik, hogy védelmet nyújtanak a különféle típusú stressz és kórokozók ellen.

- A növények lektinszerű fehérjékkel is rendelkeznek, és ezek különös példája a burgonyalektinek, amelyek nyilvánvalóan képesek agglutinálni a vérsejteket, például az eritrocitákat.

- Végül, de nem utolsósorban, megnevezhetők a mucinok, amelyek a nyálkahártyában választódnak ki és amelyek az állatok nyálában részei, elsősorban kenési és jelző funkciókat képeznek.

Irodalom

1. Montreuil, J., Vliegenthart, J., és Schachter, H. (1995). Glikoproteinek. (Neuberger A. és L. Deenen, szerk.). Elsevier.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Biokémiai alapelvek. Omega Editions (5. kiadás).
3. Struwe, W. és Cosgrave, E. (2011). A glikoproteinek funkcionális és szerkezeti proteomikája. (R. Owens és J. Nettleship, szerk.). London: Springer.
4. Voet, D., és Voet, J. (2006). Biokémia (3. kiadás). Szerkesztő Médica Panamericana.
5. Wittman, V. (2007). Glikopeptidek és glikoproteinek. Szintézis, felépítés és alkalmazás. (Balzani V., J.-M. Lehn, A. de Meijere, S. Ley, K. Houk, S. Schreiber, Thiem J., szerk.). Lipcse: Springer Science + Business Media, LLC.