GLICOZILAREA PROTEINELOR: TIPURI, PROCESE ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Glicozilarea proteinelor este o modificare posttranslațională este adăugarea de lanțuri oligozaharidice lineare sau ramificate de proteină. Glicoproteinele rezultate sunt în general proteine ​​de suprafață și proteine ​​ale căii secretorii.

Glicozilarea este una dintre cele mai frecvente modificări peptidice în rândul organismelor eucariote, dar s-a dovedit că apare și în unele specii de arhaea și bacterii.

Exemplu de lanțuri de oligozaharide care se pot lega la proteine ​​prin glicozilare (Dna 621, de la Wikimedia Commons)

În eucariote, acest mecanism apare între reticulul endoplasmatic (ER) și complexul Golgi, cu intervenția diferitelor enzime implicate atât în ​​procesele de reglare, cât și în formarea legăturilor covalente proteine ​​+ oligozaharide.

Tipuri de glicoliză

În funcție de locul de legare a oligozaharidei la proteină, glicozilarea poate fi clasificată în 4 tipuri:

N-

Este cel mai frecvent dintre toate și apare atunci când oligozaharidele se leagă de azotul grupului amid de reziduuri de asparagină din motivul Asn-X-Ser / Thr, unde X poate fi orice aminoacid, cu excepția prolinei.

SAU

Când carbohidrații se leagă de grupa hidroxil de serină, treonină, hidroxyssină sau tirozină. Este o modificare mai puțin obișnuită și exemple sunt proteine ​​precum colagenul, glicophorina și mucinele.

C-

Constă în adăugarea unui reziduu de manoză care se leagă de proteină printr-o legătură CC cu C2 a grupului indol în reziduurile de triptofan.

Glipiation (din engleză „

Un polizaharid acționează ca o punte de atașare a unei proteine ​​la o ancoră glicozilfosfatidilinositol (GPI) pe membrană.

Proces

În eucariote

N-glicozilarea este cea care a fost studiată în cel mai detaliat detaliu. În celulele de mamifere, procesul începe în ER grosier, unde un polizaharid preformat se leagă de proteine, în timp ce ies din ribozomi.

Această polizaharidă precursoare este compusă din 14 reziduuri de zahăr, și anume: 3 reziduuri de glucoză (Glc), 9 manoză (Man) și 2 N-acetil glucozamină (GlcNAc).

Acest precursor este frecvent la plante, animale și organisme eucariote unicelulare. Este legat de membrană datorită unei legături cu o moleculă de dolichol, o lipidă izoprenoidă încorporată în membrana ER.

După sinteza sa, oligozaharida este transferată de complexul enzimelor oligosacariltransferază într-un reziduu de asparagină inclus în secvența tri-peptidică Asn-X-Ser / Thr a unei proteine ​​în timp ce este transpusă.

Cele trei reziduuri Glc de la sfârșitul oligozaharidei servesc ca un semnal pentru sinteza corectă a oligozaharidelor și sunt clivate împreună cu unul dintre reziduurile Man înainte ca proteina să fie transportată în aparatul Golgi pentru prelucrare ulterioară.

Odată ajuns în aparatul Golgi, porțiunile de oligozaharide atașate glicoproteinelor pot fi modificate prin adăugarea de galactoză, acid sialic, fucoză și multe alte reziduuri, obținând lanțuri de o varietate și o complexitate mult mai mari.

Prelucrarea oliosacharidelor (Dna 621, de la Wikimedia Commons)

Mașinile enzimatice necesare pentru efectuarea proceselor de glicozilare includ numeroase glicoziltransferaze pentru adăugarea de zaharuri, glicozidoze pentru îndepărtarea lor și transportori diferiți de zahăr nucleotidici pentru contribuția reziduurilor utilizate ca substraturi.

În procariote

Bacteriile nu posedă sisteme de membrană intracelulară, astfel că formarea inițială de oligozaharide (din doar 7 reziduuri) apare pe partea citosolică a membranei plasmatice.

Precursorul menționat este sintetizat pe o lipidă care este apoi transpusă de o flipază dependentă de ATP în spațiul periplasmic, unde are loc glicozilarea.

O altă diferență importantă între glicozilarea eucariotă și procariotă este aceea că enzima oligosacharida transferază (oligosacariltransferaza) de la bacterii poate transfera reziduurile de zahăr în porțiuni libere de proteine ​​deja pliate, nu așa cum sunt traduse de ribozomi.

Mai mult, motivul peptidic recunoscut de această enzimă nu este aceeași secvență eucariotă tri-peptidică.

Caracteristici

N-oligozaharidele atașate glicoproteinelor servesc în diverse scopuri. De exemplu, unele proteine ​​necesită această modificare post-translațională pentru a realiza plierea corespunzătoare a structurii lor.

Pentru alții oferă stabilitate, fie prin evitarea degradării proteolitice, fie pentru că această porțiune este necesară pentru a-și îndeplini funcția biologică.

Deoarece oligozaharidele au un puternic caracter hidrofil, adăugarea lor covalentă la o proteină modifică în mod necesar polaritatea și solubilitatea acesteia, care poate avea relevanță din punct de vedere funcțional.

Odată atașate la proteine ​​de membrană, oligozaharidele sunt purtători de informații valoroase. Ei participă la procesele de semnalizare, comunicare, recunoaștere, migrare și adeziune celulară.

Au un rol important în coagularea sângelui, vindecarea și răspunsul imun, precum și în procesarea controlului calității proteinelor, care este dependent de glican și indispensabil pentru celule.

Importanţă

Cel puțin 18 boli genetice au fost legate de glicozilarea proteinelor la om, unele implicând o dezvoltare fizică și psihică slabă, în timp ce altele pot fi fatale.

Există un număr tot mai mare de descoperiri legate de bolile glicozilării, în special la pacienții pediatri. Multe dintre aceste tulburări sunt congenitale și au legătură cu defectele asociate cu etapele inițiale ale formării oligozaharidelor sau cu reglarea enzimelor care participă la aceste procese.

Deoarece o mare parte din proteinele glicozilate alcătuiesc glicocalixul, există un interes din ce în ce mai mare de a verifica dacă mutațiile sau modificările proceselor de glicozilare pot fi legate de modificarea microenvironnementului celulelor tumorale și, astfel, să promoveze progresia tumori și dezvoltarea metastazelor la pacienții cu cancer.

Referințe

1. Aebi, M. (2013). Glicozilare proteică legată de N în ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833 (11), 2430–2437.
2. Dennis, JW, Granovsky, M., & Warren, CE (1999). Glicozilarea proteinelor în dezvoltare și boală. BioEssays, 21 (5), 412-421.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Biologie moleculară celulară (ediția a 5-a). Freeman, WH & Company.
4. Luckey, M. (2008). Biologia structurală a membranei: cu fundații biochimice și biofizice. Presa universitară din Cambridge. Preluat de pe www.cambrudge.org/9780521856553
5. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Principiile biochimiei Lehninger. Ediții Omega (ediția a 5-a).
6. Nothaft, H., & Szymanski, CM (2010). Glicozilarea proteinelor în bacterii: mai dulce ca niciodată. Nature Review Microbiology, 8 (11), 765–778.
7. Ohtsubo, K., & Marth, JD (2006). Glicozilarea în mecanismele celulare ale sănătății și bolilor. Celulă, 126 (5), 855-867.
8. Spiro, RG (2002). Glicozilarea proteinelor: natura, distribuția, formarea enzimatică și implicațiile bolii ale legăturilor glicopeptidice. Glicobiologie, 12 (4), 43R-53R.
9. Stowell, SR, Ju, T., & Cummings, RD (2015). Glicozilarea proteinelor în cancer. Revizuirea anuală a patologiei: mecanisme ale bolii, 10 (1), 473–510.
10. Strasser, R. (2016). Glicozilarea proteinelor vegetale. Glicobiologie, 26 (9), 926–939.
11. Xu, C., și Ng, DTW (2015). Controlul calității direcționat glicozilarea plierii proteinelor Nature Review Molecular Cell Biology, 16 (12), 742–752.
12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Controlul calității glicozilării prin structura Golgi. Journal of Molecular Biology, 428 (16), 3183–3193.