Glycosylatie van eiwittypen, proces en functies



de eiwitglycosylatie is een post-translationele modificatie bestaande uit de toevoeging van lineaire of vertakte oligosaccharideketens aan een eiwit. De resulterende glycoproteïnen zijn in het algemeen oppervlakte-eiwitten en eiwitten van de uitscheidingsroute.

Glycosylatie is een van de meest voorkomende peptidemodificaties onder eukaryotische organismen, maar er is aangetoond dat het ook voorkomt in sommige soorten archaea en bacteriën..

In eukaryoten gebeurt dit mechanisme tussen het endoplasmatisch reticulum (ER) en het Golgi complex, met tussenkomst van verschillende enzymen die betrokken zijn bij zowel reguleringsprocessen en de vorming van covalente bindingen oligosaccharide eiwit +.

index

  • 1 Soorten glycolisatie
    • 1.1 N-glycosylatie
    • 1.2 O-glycosylatie
    • 1,3 C-mannosylatie
    • 1.4 Glipiation (van de Engelse "Glypiation")
  • 2 Proces
    • 2.1 In eukaryoten
    • 2.2 In prokaryoten
  • 3 functies
    • 3.1 Belang
  • 4 Referenties

Soorten glycolisatie

Afhankelijk van de bindingsplaats van het oligosaccharide aan het eiwit, kan glycosylatie in 4 soorten worden ingedeeld:

N-glycosylering

Het is de meest voorkomende van alle optreedt wanneer oligosachariden gehecht aan het amide stikstof groep asparagine residuen in het motief Asn-X-Ser / Thr, waarin X elk aminozuur behalve proline kan zijn.

O-glycosylering

Wanneer koolhydraten binden aan de hydroxylgroep van serine, threonine, hydroxylysine of tyrosine. Het is een minder gebruikelijke modificatie en voorbeelden zijn eiwitten zoals collageen, glycophorine en mucinen.

C-mannosylering

Het bestaat uit de toevoeging van een mannose-residu dat aan het eiwit is gebonden door een C-C-binding met de C2 van de indoolgroep in tryptofaanresiduen.

Glipiación (uit het Engels "Glypiation ")

Een polysaccharide werkt als een brug om een ​​eiwit te binden aan een glycosylfosfatidylinositol (GPI) -anker in het membraan.

procédé

In eukaryoten

de N-glycosylatie is degene die in meer detail is bestudeerd. In zoogdiercellen begint het proces in het ruwe ER, waar een voorgevormd polysaccharide bindt aan de eiwitten als ze uit de ribosomen komen.

Genoemde voorloper polysaccharide 14 suikerresiduen, namelijk: 3 glucoseresten (Glc) 9 mannose (Man) en twee N-acetylglucosamine (GlcNAc).

Deze precursor komt veel voor in planten, dieren en eencellige eukaryote organismen. Het is gekoppeld aan het membraan dankzij een link met een dolicholmolecule, een isoprenoïde lipide ingebed in het ER-membraan.

Na synthese wordt de oligosaccharide overgebracht door de oligosaccharyltransferase enzymcomplex een asparagine residu in het peptide zoals tri sequentie Asn-X-Ser / Thr van een eiwit terwijl dit vertaald.

De drie Glc residuen aan het uiteinde van het oligosaccharide dienen als signaalsynthese juist deze, en worden gesplitst door één van de groepen Mens vóór het eiwit wordt naar het Golgi voor verdere verwerking.

Eenmaal in het Golgi-apparaat, delen van oligosachariden gehecht aan glycoproteïnen kunnen worden gemodificeerd door de toevoeging van galactose residuen, sialinezuur en fucose vele andere ketens waardoor veel grotere verscheidenheid en complexiteit.

De enzymatische machinerie nodig glycosylering processen uit te voeren bevat talrijke glycosyltransferases de toevoeging van suikers, glycosidasen voor het verwijderen en verschillende nucleotide suikertransporters voor afgifte van de afvalstoffen die als substraten.

In prokaryoten

Bacteriën hebben geen intracellulaire membraansystemen, dus de vorming van het oorspronkelijke oligosaccharide (van slechts 7 residuen) vindt plaats aan de cytosolzijde van het plasmamembraan.

Deze precursor wordt gesynthetiseerd op een lipide dat vervolgens wordt getransloceerd door een ATP-afhankelijke flipase naar de periplasmatische ruimte, waar glycosylatie optreedt.

Een ander belangrijk verschil tussen de glycosylering van eukaryoten en prokaryoten-enzym is oligosachariden (oligosaccharyltransferase) bacteriën suikerresten dragen aan vrije gedeelten van opgevouwen eiwitten en niet als deze worden vertaald door ribosomen.

Bovendien is het peptidemotief dat dit enzym herkent niet dezelfde eukaryote tri-peptidische sequentie.

functies

de N-Oligosacchariden gekoppeld aan glycoproteïnen dienen verschillende doelen. Sommige eiwitten vereisen bijvoorbeeld deze post-translationele modificatie om een ​​adequate vouwing van hun structuur te bereiken.

Voor anderen biedt het stabiliteit, hetzij door het vermijden van proteolytische afbraak of omdat dit gedeelte nodig is om zijn biologische functie te vervullen.

Omdat oligosachariden een sterk hydrofiel karakter covalente Naast een proteïne noodzakelijk zijn polariteit en oplosbaarheid wijzigen die relevant vanuit functioneel oogpunt kan.

Eens bevestigd aan membraaneiwitten zijn oligosacchariden waardevolle dragers van informatie. Ze nemen deel aan de processen van signalering, communicatie, herkenning, migratie en celadhesie.

Ze spelen een belangrijke rol bij de bloedstolling, genezing en immuunrespons, evenals bij de verwerking van de kwaliteitscontrole van eiwitten, die afhankelijk is van glycanen en onmisbaar is voor de cel..

belang

Ten minste 18 genetische ziekten zijn in verband gebracht met de glycosylatie van eiwitten bij de mens, waarvan sommige betrekking hebben op een slechte lichamelijke en geestelijke ontwikkeling, terwijl andere dodelijk kunnen zijn.

Er is een groeiend aantal ontdekkingen gerelateerde ziekten glycosylering, vooral bij pediatrische patiënten. Vele van deze aandoeningen zijn aangeboren en zijn verwante afwijkingen is de aanvankelijke stadia van de vorming van oligosachariden of het reguleren van enzymen die bij deze processen.

Omdat veel van de geglycosyleerde proteïnen de glycocalyx, is er een groeiende belangstelling voor het controleren dat mutaties of veranderingen in de glycosylering werkwijzen kunnen betrekking hebben op de verandering van het micromilieu van tumorcellen en daardoor progressie bevorderen tumoren en ontwikkeling van uitzaaiingen bij patiënten met kanker.

referenties

  1. Aebi, M. (2013). N-gekoppelde eiwitglycosylatie in het ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J.W., Granovsky, M., & Warren, C.E. (1999). Eiwitglycosylatie in ontwikkeling en ziekte. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Moleculaire celbiologie (5de ed.). Freeman, W. H. & Company.
  4. Luckey, M. (2008). Membraan structurele biologie: met biochemische en biofysische grondslagen. Cambridge University Press. Opgehaald van www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger Principles of Biochemistry. Omega-edities (5de ed.).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Eiwitglycosylatie in bacteriën: zoeter dan ooit. Nature Reviews Microbiologie, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J.D. (2006). Glycosylatie in cellulaire mechanismen van gezondheid en ziekte. cel, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R.G. (2002). Eiwitglycosylatie: aard, distributie, enzymatische vorming en ziektebepalingen van glycopeptidebindingen. Glycobiologie, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Proteïne glycosylatie bij kanker. Jaaroverzicht van pathologie: ziektemechanismen, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Plantaardige eiwitglycosylatie. Glycobiologie, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D.T.W. (2015). Glycosyleringsgerichte kwaliteitscontrole van eiwitvouwing. Nature evalueert moleculaire celbiologie, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Glycosylatie Kwaliteitscontrole door de Golgi-structuur. Journal of Molecular Biology, 428(16), 3183-3193.