Link glycosidische kenmerken, typen en nomenclatuur

de glycosidische bindingen zijn de covalente bindingen die voorkomen tussen suikers (koolhydraten) en andere moleculen, die andere monosacchariden of andere moleculen van verschillende aard kunnen zijn. Deze verbindingen maken het bestaan ​​mogelijk van meerdere fundamentele componenten voor het leven, niet alleen in de vorming van reservebrandstoffen en structurele elementen, maar ook van informatie-transportmoleculen die essentieel zijn voor cellulaire communicatie.

De vorming van polysacchariden hangt voornamelijk af van de vestiging van glycosidebindingen tussen de vrije alcohol- of hydroxylgroepen van de afzonderlijke monosaccharide-eenheden.

Sommige complexe polysacchariden die gemodificeerde suikers die zijn bevestigd aan kleine moleculen of groepen zoals amino, sulfaat en acetylgroepen door glucosidebindingen, die niet noodzakelijkerwijs het vrijkomen van een watermolecuul te worden gemaakt door een condensatiereactie. Deze modificaties komen zeer vaak voor in de glycanen die aanwezig zijn in de extracellulaire matrix of glycocalyx.

Glycosidebindingen die zich in meerdere cellen contexten, onder meer bindende polaire kopgroep Sphingolipids aantal essentiële bestanddelen van celmembranen van vele organismen, en de vorming van glycoproteïnen en proteoglycanen.

Belangrijke polysacchariden zoals cellulose, chitine, agar, glycogeen en zetmeel zouden niet mogelijk zijn zonder glycosidebindingen. Evenzo is de glycosylatie van eiwitten, die voorkomt in het endoplasmatisch reticulum en in het Golgi-complex, van groot belang voor de activiteit van veel eiwitten..

Talrijke oligo- en polysacchariden functioneren als reservoirs van glucose, als structurele componenten of als adhesieven voor celbinding in weefsels.

De relatie tussen de glycosidische bindingen in oligosacchariden is analoog aan die van peptidebindingen in polypeptiden en fosfodiester bindingen in de polynucleotiden, met dit verschil dat glycosidische bindingen grotere diversiteit.

index

• 1 Kenmerken
  • 1.1 Vorming van de glycosidische binding
  • 1.2 Hydrolyse van de glycosidische binding
  • 1.3 Diversiteit
• 2 soorten
  • 2.1 O-glycosidebindingen
  • 2.2 N-glycosidebindingen
  • 2.3 Andere soorten glycosidebindingen
• 3 Nomenclatuur
• 4 Referenties

features

Glycosidische bindingen zijn veel diverser dan hun analogen eiwitten en nucleïnezuren, aangezien in beginsel twee suikermoleculen hetzij samen op vele manieren worden verbonden, omdat ze meerdere OH groepen die kunnen deelnemen aan de oprichting van de link.

Bovendien verschaffen de isomeren van de monosacchariden, dat wil zeggen één van de twee oriëntaties die de hydroxylgroep kan hebben in de cyclische structuur met betrekking tot de anomere koolstof, een additioneel niveau van diversiteit..

De isomeren hebben verschillende driedimensionale structuren, evenals verschillende biologische activiteiten. Cellulose en glycogeen bestaan ​​uit herhalende eenheden van D-glucose maar verschillen in de aard van de glycosidebinding (α1-4 en β1-4 in glycogeen voor cellulose), en dus verschillende eigenschappen en functies.

En de polypeptiden hebben een polariteit met N- en C- andere en polynucleotiden 5'- en 3'de oligo- of polysacchariden polariteit bepaald door de reducerende uiteinden en reducerende.

Het reducerende uiteinde heeft een vrij anomeer centrum dat geen glycosidische binding vormt met een ander molecuul, waardoor de chemische reactiviteit van het aldehyde behouden blijft.

De glycosidische binding is het meest flexibele gebied van een oligo- of polysaccharidegedeelte, aangezien de structurele structuurconfiguratie van individuele monosachariden relatief star is.

Vorming van de glycosidische binding

De glycosidische binding kan twee moleculen van monosacchariden binden door de anomere koolstof van de ene en de hydroxylgroep van de andere. Dat wil zeggen, de hemiacetale groep van één suiker reageert met de alcoholgroep van een andere om een ​​acetaal te vormen.

In het algemeen vindt de vorming van deze bindingen plaats door condensatiereacties, waarbij een molecuul water vrijkomt bij elke binding die zich vormt.

Bij sommige reacties laat zuurstof het suikermolecuul echter niet als water achter, maar als onderdeel van de difosfaatgroep van een uridinedifosfaatnucleotide.

De reacties die aanleiding geven tot glycosidebindingen worden gekatalyseerd door een klasse van enzymen die bekend staan ​​als glycosyltransferasen. Ze worden gevormd tussen een suiker die covalent is gemodificeerd door de toevoeging van een fosfaatgroep of een nucleotide (bijvoorbeeld glucose 6-fosfaat, UDP-galactose) dat zich bindt aan de groeiende polymeerketen.

Hydrolyse van de glycosidische binding

Glycosidische bindingen kunnen gemakkelijk hydrolyseren in licht zure milieus, maar ze zijn bestand tegen behoorlijk alkalische omgevingen.

De enzymatische hydrolyse van glycosidebindingen wordt gemedieerd door enzymen die bekend staan ​​als glycosidasen. Veel zoogdieren hebben deze enzymen niet voor de afbraak van cellulose, dus ze zijn niet in staat om energie uit dit polysaccharide te halen, ondanks dat ze een essentiële bron van vezels zijn.

Herkauwers zoals koeien, bijvoorbeeld, hebben bacteriën in verband met hun darmen die de enzymen produceren die in staat zijn om de cellulose die zij inslikken af ​​te breken, waardoor ze in staat zijn om te profiteren van de energie die is opgeslagen in plantenweefsels.

Het enzym lysozym die in de tranen van de ogen en sommige bacteriële virus kan vernietigen bacteriën vanwege de hydrolytische activiteit die splitst de glycosidische binding tussen N-acetylglucosamine en N-acetylmuraminezuur in de celwand van de bacterie.

verscheidenheid

Oligosacchariden, polysacchariden of glycanen zijn zeer diverse moleculen en dit komt door de meerdere manieren waarop monosacchariden aan elkaar kunnen worden gekoppeld om structuren van hogere orde te vormen.

Deze diversiteit van het feit, zoals hierboven vermeld, dat suikers hydroxylgroepen die verschillende bindingsgebieden maken en de verbindingen kunnen plaatsvinden tussen de twee mogelijke stereoisomeren betrekking suiker anomere koolstof (α en β).

Glycosidebindingen kunnen worden gevormd tussen een suiker en elke gehydroxyleerde verbinding zoals alcoholen of aminozuren.

Bovendien kan een monosaccharide twee glycosidebindingen vormen, dus het kan dienen als een vertakkingspunt, wat een potentiële complexiteit in de structuur van glycanen of polysacchariden in cellen introduceert.

type

Voor soorten glycosidische bindingen betreft, kan worden onderscheiden twee categorieën: de glycosidische koppelingen tussen monosacchariden die de oligo- en polysachariden en glycosidische bindingen voorkomen in glycoproteïnen of glycolipiden, proteïnen of lipiden met delen glucides.

O-glycosidische bindingen

O-glycosidebindingen komen voor tussen monosacchariden, worden gevormd door de reactie tussen de hydroxylgroep van een suikermolecuul en de anomere koolstof van een andere.

Disachariden behoren tot de meest voorkomende oligosachariden. Polysacchariden hebben meer dan 20 eenheden monosacchariden die lineair aan elkaar zijn gekoppeld en hebben soms meerdere takken.

In disachariden zoals maltose, lactose en sucrose is de meest voorkomende glycosidische binding het O-glycosidische type. Deze bindingen kunnen voorkomen tussen de koolstofatomen en -OH van de α- of β-isomere vormen.

De vorming van glycosidebindingen in oligo- en polysacchariden zal afhangen van de stereochemische aard van de suikers die binden, evenals van hun aantal koolstofatomen. Over het algemeen treden voor suikers met 6 koolstofatomen lineaire bindingen op tussen koolstof 1 en 4 of 1 en 6.

Er zijn twee hoofdtypen O-glycosiden die, afhankelijk van de nomenclatuur, worden gedefinieerd als α en β of 1,2-cis en 1,2-trans-glycoside.

Het afval 1,2-cis geglycosyleerde α-glycosiden van D-glucose, D-galactose, L-fucose, D-xylose of β-glycosiden voor D-mannose, L-arabinose; evenals 1,2-trans (β-glycosiden voor D-glucose, D-galactose en α-glycosiden voor D-mannose, enz.), zijn van groot belang voor veel natuurlijke componenten.

O-glycosylering

Een van de meest voorkomende post-translationele modificaties is glycosylatie, waarbij een glucidisch gedeelte aan een groeiend peptide of eiwit wordt toegevoegd. Mucines, secretie-eiwitten, kunnen grote hoeveelheden oligosaccharideketens verbonden door O-glycosidebindingen bevatten.

Werkwijze O-glycosylering vindt plaats in het Golgi complex van eukaryoten en bestaat uit de binding van eiwitten aan de suikergroep via een glycosidebinding tussen de OH-groep van een aminozuur residu serine of threonine en het anomere koolstofatoom van suiker.

De vorming van deze bindingen tussen koolhydraten en hydroxyproline en hydroxylysine residuen en met de fenolische groep van tyrosine residuen is ook waargenomen..

N-glycosidische bindingen

N-glycosidebindingen zijn de meest voorkomende onder geglycosyleerde eiwitten. N-glycosylatie komt voornamelijk voor in het endoplasmatisch reticulum van eukaryoten, met daaropvolgende modificaties die in het Golgi-complex kunnen voorkomen..

N-glycosylatie hangt af van de aanwezigheid van de consensussequentie Asn-Xxx-Ser / Thr. De glycosidische binding zit tussen de amidestikstof van de zijketen van de asparagineresiduen en de anomere koolstof van de suiker die aan de peptideketen bindt.

De vorming van deze verbindingen tijdens glycosylering afhankelijk van een enzym bekend als oligosaccharyltransferase dat oligosacchariden overbrengt van dolichol fosfaat aan het amide stikstof van asparagineresiduen.

Andere soorten glycosidebindingen

S-glycosidische bindingen

Ze komen ook voor tussen eiwitten en koolhydraten, ze zijn waargenomen tussen peptiden met N-terminale cysteïnes en oligosacchariden. Peptiden met dit type verband werden aanvankelijk geïsoleerd uit eiwitten in urine en humane erytrocyten gebonden aan glucose-oligosacchariden..

C-glycosidische bindingen

Zij werden eerst waargenomen als een posttranslationele modificatie (glycosylering) een tryptofaan residu aan het 2 RNase aanwezig in menselijke urine en RNase 2 erytrocyten. Een mannose ten koolstof positie 2 van de indol nucleus van het aminozuur verbonden via connectoren C-glycosidische.

nomenclatuur

De term glycoside wordt gebruikt om suiker waarvan anomere groep vervangen door een groep -OR (O-glycosiden) -SR (thioglucosides) Ser (selenoglucósidos), -NR (N-glycosiden of glucosaminen) of beschrijven -CR (C-glycosiden).

Ze kunnen op drie verschillende manieren worden genoemd:

(1) vervanging van de "-o" -terminal van de naam van de overeenkomstige cyclische vorm van het monosaccharide door "-ido" en hiervoor schrijven, als een ander woord, de naam van de groep R-substituent.

(2) gebruik van de term "glycosyloxy" als het voorvoegsel van de monosaccharidenaam.

(3) gebruik van de term O-glycosyl, N-glycosyl, S-glycosil of C-glycosyl als een voorvoegsel voor de naam van de hydroxyverbinding.

referenties

1. Bertozzi, C. R., & Rabuka, D. (2009). Structurele basis van Glycan-diversiteit. In A. Varki, R. Cummings, & J. Esko (Eds.), De essentie van Glycobiology (2e ed.). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Opgehaald van www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Biermann, C. (1988). Hydrolyse en andere splitsingen van glycosidische bindingen in polysacchariden. Vooruitgang in koolhydraatchemie en biochemie, 46, 251-261.
3. Demchenko, A. V. (2008). Handbook of Chemical Glycosylation: Advances in Stesoselectivity and Therapeutic Relevance. Wiley-VCH.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Moleculaire celbiologie (5de ed.). Freeman, W. H. & Company.
5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger Principles of Biochemistry. Omega-edities (5de ed.).
6. Naamgeving van koolhydraten (aanbevelingen 1996). (1996). Opgehaald van www.qmul.ac.uk
7. Soderberg, T. (2010). Organische chemie met een biologische nadruk, deel I. Faculteit scheikunde (Deel 1). Minnesota: University of Minnesota Morris Digital Well. Opgehaald van www.digitalcommons.morris.umn.edu
8. Taylor, C.M. (1998). Glycopeptiden en glycoproteïnen: focus op de glycosidische linkage. viervlak, 54, 11.317-11.362.