GLICOPROTEINE: STRUCTURĂ, FUNCȚII, CLASE ȘI EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

De Glicoproteinele sau Glicoproteinele sunt proteine transmembranare care fac parte din marea familie de glicoconjugate membrane și sunt prezente la animale, plante și microorganisme precum bacterii, drojdii , și Archaea.

Acestea au fost definite pentru prima dată în 1908 de Comitetul pentru Nomenclatură a Proteinelor din Societatea Americană de Biochimiști și sunt rezultatul unirii glicozidice a unei proteine ​​cu o porție de carbohidrați numită glucan.

Structura monomerului Lectin al unei legume (Sursa: Utilizator: Tomixdf prin Wikimedia Commons)

Sunt proteine ​​care sunt deosebit de abundente pe suprafața membranei plasmatice a multor celule și constituie o parte importantă a stratului de carbohidrați care le acoperă, care în multe cazuri se numește glicocalix.

Proteinele precursoare ale glicoproteinelor sunt modificate covalent în reticulul endoplasmic și complexul Golgi al multor eucariote după translația lor, deși există și cazuri de glicozilare în citosol, dar acestea sunt mai puțin frecvente și apar cu un singur tip de zahăr .

Glicozilarea proteică are adesea efecte funcționale importante asupra activității sale, deoarece poate participa la pliere și, prin urmare, la stabilirea structurii sale terțiare.

Glicanii au multiple funcții biologice importante pentru celulă, deoarece pot conferi specificitate celulelor și participă la procesele de semnalizare intracelulare și intercelulare, deoarece sunt liganzi pentru receptorii endogeni și exogeni.

Glicoproteinele, precum și restul glicoconjugatelor sunt atât de importante încât o celulă dedică până la 1% din genomul său mașinilor de glicozilare și, la om, mai mult de 70% din proteine ​​sunt modificate prin glicozilare.

Structura

Structura glicoproteinelor este studiată pe baza secvenței lor de aminoacizi, a locurilor de glicozilare din secvență și a structurilor porțiunilor de glican care se leagă la aceste situri.

Lanțurile de oligozaharide care sunt legate prin glicozilare la aceste proteine ​​sunt în general foarte diverse, dar sunt scurte, deoarece acestea nu depășesc 15 reziduuri de zahăr. Unele proteine ​​au un singur lanț oligozaharidic, dar altele pot avea mai mult de una și acestea pot fi ramificate.

Unirea dintre oligozaharide și proteine ​​are loc prin carbonul anomeric al carbohidraților și al grupării hidroxilice (-OH) a unei serine sau a unui rest de treonină, în cazul O-glicozilării sau prin azotul amidic al unui reziduu de asparagină, în cazul N-glicozilării.

Carbohidrații astfel legați pot reprezenta până la 70% din greutatea moleculară a unei glicoproteine, iar caracteristicile porțiunii de carbohidrați (dimensiunea și sarcina, de exemplu) pot proteja unele proteine ​​împotriva proteolizei enzimatice.

Aceeași proteină poate avea, în diferite țesuturi, diferite modele de glicozilare care o fac o glicoproteină diferită, deoarece structura completă include nu numai resturile de aminoacizi și aranjamentele lor spațiale, ci și oligozaharidele atașate de acestea.

Printre reziduurile de zahăr care se găsesc în mod repetat în glicoproteine ​​se numără: D-galactoza, D-mannoză, D-glucoză, L-fucoză, D-xiloză, L-arabinofuranoză, N-acetil-D-glucozamină, N-acetil -D-galactozamină, unii acizi sialici și modificări ale tuturor acestora.

Caracteristici

Structural

Din punct de vedere structural, glicoproteinele furnizează lanțuri de carbohidrați care participă la protecția și ungerea celulelor, deoarece sunt capabile să hidrateze și să formeze o substanță vâscoasă care rezistă la agresiunile mecanice și chimice.

Unele glicoproteine ​​se găsesc și în bacterii și arhaea, iar acestea sunt componente importante ale stratului S, care este stratul cel mai exterior al învelișului celular.

În plus, ele sunt, de asemenea, găsite ca constituenți ai proteinelor flageline, care fac parte din filamentele flagelare utilizate ca organe locomotorii.

Plantele posedă, de asemenea, glicoproteine ​​structurale care sunt caracterizate prin modele complexe de glicozilare și care pot fi găsite ca parte a structurii peretelui celular sau în matricea extracelulară.

Recunoașterea celulelor

Glicoproteinele servesc funcții importante ca site-uri de recunoaștere inter-celulară, deoarece mulți receptori de pe suprafața celulelor sunt capabili să recunoască secvențe specifice de oligozaharide.

Un exemplu de recunoaștere intercelulară care are loc prin lanțurile oligozaharidice de pe suprafața celulelor este cazul recunoașterii dintre ovul și spermă, necesar pentru ca fenomenul de fertilizare să apară în organisme multicelulare cu reproducere sexuală.

Grupurile de sânge la om sunt determinate de identitatea zaharurilor atașate glicoproteinelor care le specifică. Anticorpii și mulți hormoni sunt, de asemenea, glicoproteine, iar funcțiile lor sunt esențiale pentru semnalizarea și apărarea organismului.

Adeziune celulară

Celulele T ale sistemului imunitar de mamifere posedă o glicoproteină cu domenii de adeziune cunoscute sub numele de CD2, care este o componentă cheie pentru stimularea imunitară, deoarece mediază legarea dintre limfocite și celulele prezentatoare de antigen prin intermediul receptorului său, Glicoproteină CD58.

Unele virusuri care au funcții patogene importante pentru multe mamifere, inclusiv pentru oameni, posedă glicoproteine ​​de suprafață care funcționează în procesele de adeziune ale particulelor virale la celulele pe care le parazitizează.

Acesta este cazul proteinei GP120 a virusului imunodeficienței dobândite de om sau HIV, care interacționează cu o proteină de suprafață a celulelor umane cunoscută sub numele de GP41 și care colaborează cu intrarea virusului în celulă.

În același mod, multe proteine ​​glicozilate participă la procese importante de aderență celulară care au loc în viața obișnuită a celulelor prezente în multe țesuturi ale organismelor multicelulare.

Glicoproteinele ca ținte terapeutice

Aceste complexe proteine-carbohidrați sunt țintele preferate pentru mulți agenți patogeni, cum ar fi paraziți și viruși, iar multe glicoproteine ​​cu tipare absorante de glicozilare au roluri critice în bolile autoimune și cancerele.

Din aceste motive, diverși cercetători și-au asumat sarcina de a propune aceste proteine ​​ca ținte terapeutice posibile și pentru proiectarea metodelor de diagnostic, a terapiilor de nouă generație și chiar pentru proiectarea vaccinurilor.

Lecții

Clasificarea glicoproteinelor se bazează în primul rând pe natura legăturii glicozidice care leagă părțile proteice și carbohidrați și pe caracteristicile glicanilor atașați.

Conform reziduurilor de zahăr, se pot avea glicoproteine ​​cu monosacharide, dizaharide, oligozaharide, polizaharide și derivați ai acestora. Unii autori consideră o clasificare a glicoproteinelor în:

- Proteoglicani, care sunt o subclasă din grupul de glicoproteine ​​care conține, în porțiunea de carbohidrați, polizaharide compuse în principal din zaharuri amino (glicozaminoglicani).

- Glicopeptide, care sunt molecule compuse din carbohidrați legați de oligopeptide formate de aminoacizi în conformațiile lor L și / sau D.

- aminoacizi glicoici, care sunt aminoacizi legați la un zaharid prin orice tip de legătură covalentă.

- aminoacizi glicozilici, care sunt aminoacizi legați la o porțiune de zaharide prin legături O-, N- sau S-glicozidice.

În nomenclatura acestor proteine, astfel legate de carbohidrați, prefixele O-, N- și S- sunt utilizate pentru a specifica prin care legăturile zaharurile sunt atașate la lanțul polipeptidic.

Exemple

- Glicophorina A este una dintre cele mai bine studiate glicoproteine: este o proteină integrală a membranei eritrocitelor (celule sau celule roșii din sânge) și are 15 lanțuri de oligozaharide legate covalent la reziduurile de aminoacizi din regiunea N-terminală a prin legături O-glicozidice și un lanț legat de o legătură N-glicozidică.

- Majoritatea proteinelor din sânge sunt glicoproteine ​​și acest grup include imunoglobuline și mulți hormoni.

- Lactalbumina, o proteină prezentă în lapte este glicozilată, precum și multe proteine ​​pancreatice și lizozomale.

- Lectinele sunt proteine ​​care leagă carbohidrații și, prin urmare, au multiple funcții de recunoaștere.

- De asemenea, este necesar să se evidențieze mulți hormoni animale care sunt glicoproteinele; Printre acestea, se pot menționa lutropina (LH), folitropina (FSH) și tirotropina (TSH), care sunt sintetizate în glanda pituitară anterioară și gonadotropina corionică care este produsă în placenta oamenilor, primatelor și cabalinelor.

Acești hormoni au funcții de reproducere, deoarece LH stimulează steroidogeneza în ovare și în celulele Leydig testiculare.

- Colagenul, o proteină abundentă prezentă în principal în țesuturile conective ale animalelor, reprezintă o familie uriașă de glicoproteine ​​formate din mai mult de 15 tipuri de proteine ​​care, deși au multe caracteristici în comun, sunt destul de diferite.

Aceste proteine ​​conțin porțiuni „non-colagenice”, unele dintre ele fiind formate din carbohidrați.

- Extensinele sunt proteine ​​vegetale care constau dintr-o rețea de glicoproteine ​​insolubile care sunt bogate în reziduuri de hidroxiprolină și serină. Se găsesc în peretele celulelor plantelor și se crede că acționează ca o apărare împotriva diferitelor tipuri de stres și agenți patogeni.

- Plantele au, de asemenea, proteine ​​asemănătoare lectinei, iar un exemplu special sunt lectinele de cartofi, care aparent au capacitatea de a aglutina celulele sanguine, cum ar fi eritrocitele.

- Nu în ultimul rând, dar nu în ultimul rând, se pot numi mucine, care sunt glicoproteine ​​secretate în mucoasă și fac parte din salivă la animale, îndeplinind în principal funcții de ungere și semnalizare.

Referințe

1. Montreuil, J., Vliegenthart, J., & Schachter, H. (1995). Glicoproteine. (A. Neuberger & L. Deenen, Eds.) Elsevier.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Principiile biochimiei Lehninger. Ediții Omega (ediția a 5-a). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
3. Struwe, W., & Cosgrave, E. (2011). Proteomica funcțională și structurală a glicoproteinelor. (R. Owens & J. Nettleship, Eds.) Londra: Springer.
4. Voet, D., & Voet, J. (2006). Biochimie (ediția a III-a). Editorial Médica Panamericana.
5. Wittman, V. (2007). Glicopeptide și glicoproteine. Sinteză, structură și aplicație. (V. Balzani, J.- M. Lehn, A. de Meijere, S. Ley, K. Houk, S. Schreiber, J. Thiem, Eds.). Leipzig: Springer Science + Business Media, LLC.