Glikoproteiny

Glikoproteiny lub glikoproteiny to makrocząsteczki, które składają się z białka i jednej lub więcej kowalencyjnie związanych grup węglowodanowych ( grup cukrów ). Grupy węglowodanowe są zwykle kowalencyjnie przyłączone jako modyfikacja potranslacyjna do reszt asparaginy , seryny , treoniny lub hydroksylizyny . Ten proces nazywa się glikozylacją ( gromadzeniem cukrów ). Związane reszty węglowodanowe różnią się znacznie pod względem wielkości i wahają się od monosacharydów do di- i oligosacharydów do polisacharydów . Zawartość węglowodanów w glikoproteinach może wynosić od kilku procent (rybonukleazy, tyreoglobulina) do 85 procent ( antygeny grupowe krwi ).

cechy

Glikoproteiny mogą pełnić w organizmie wiele funkcji. Służą jako składniki strukturalne ( białka strukturalne ) błon komórkowych , jako środki smarne (np. Jako składnik śluzu ) oraz do interakcji komórkowych ( białka błonowe ). Ponadto do glikoprotein należą niektóre hormony (np. Tyreotropina , hCG ) oraz składniki układu odpornościowego ( immunoglobuliny , interferony ). Małe glikoproteiny są również znane jako glikopeptydy .

Glikoproteiny są w przyrodzie powszechne i uważa się, że prawdopodobnie jest więcej białek z kowalencyjnie przyłączonymi węglowodanami niż białek bez węglowodanów. Resztki cukru mogą pomóc w fałdowaniu białek lub zwiększyć stabilność białek. Często białka, które wystają do przestrzeni zewnątrzkomórkowej ( białka transbłonowe ) lub pełnią funkcje zewnątrzkomórkowe, zawierają reszty węglowodanów. Wszystkie białka eksportowe i białka błonowe są lub były glikoproteinami podczas ich biosyntezy . Z tego względu glikoproteiny odgrywają również ważną rolę w reakcjach rozpoznawania przez układ odpornościowy , zwłaszcza u ssaków . Przykładami tego są przeciwciała i białka MHC, które oddziałują z komórkami T lub receptorami komórek T.

Roztwory glikoprotein są często bardzo lepkie . W ludzkim osoczu krwi wyizolowano wiele różnych białek osocza, z których tylko albumina i prealbumina nie zawierają reszt cukrowych.

Występujące węglowodany

Wzory strukturalne cukrów występujących w glikoproteinach; pokazano anomery β .

Tylko osiem cukrów odgrywa znaczącą rolę w ludzkich glikoproteinach. To są

Podczas syntezy glikoprotein cukry pozyskiwane są głównie z nukleotydów .

Często glikoproteiny zawierają również siarczany , które zwykle są związane z galaktozą, N-acetylogalaktozaminą lub N-acetyloglukozaminą.

wiążący

Wiązanie oligosacharydów z białkiem może odbywać się na różne sposoby.

Wiązanie N- glikozydowe

Tutaj cukru jest związana z atomem azotu w wolnej kwasowej grupy amidowej z asparaginą ( N w kodu jednoliterowego z aminokwasów). N -Glycosylation jest przeprowadzane w siateczce śródplazmatycznej (ER). N- glikozydy stanowią najważniejszą grupę glikoprotein, a wśród nich jest duża liczba białek osocza, ale także białek związanych z błoną.

Typowa N- glikozylacja polega na syntezie prekursora cukru, który powstaje niezależnie od sekwencji aminokwasowej docelowego białka, na cząsteczce nośnikowej dolicholu , która jest obecna w błonie ER. Dolichol jest izoprenoidem składającym się z 10–20 jednostek izoprenowych z grupą OH na końcu , która z kolei jest połączona z difosforanem . Prekursor oligosacharydu tworzy się na końcowej reszcie fosforanowej i składa się z 14 heksoz , których sekwencja jest ewolucyjnie konserwowana u wszystkich eukariotów . Pierwszych siedem cukrów składa się po stronie cytozolowej: pierwsze dwie N- acetyloglukozaminy są przyłączone do fosforanu dolicholu, a następnie pięć reszt mannozy . Jako donory zidentyfikowano nukleotydy cukrowe UDP-N-acetyloglukozaminę i GDP-mannozę. Prekursor siedmiu cukrów jest przenoszony przez błonę ER przez białko transportowe z grupy translokatorów fosfolipidów ( flippase ), dzięki czemu jest teraz zorientowany w kierunku wnętrza ER. Do struktury dodano cztery reszty mannozy, a następnie trzy reszty glukozy . Monosacharydy w tym ostatnim etapie również pochodzą z fosforanu dolicholu. Prekursor 14 cukrów można teraz przenieść do odpowiedniego białka. Minimalna sekwencja glikolizy to - Asn -X- Ser / Thr - (X = dowolny aminokwas oprócz proliny).

Glikoproteiny związane z N- glikozydami dzielą się na trzy grupy w zależności od proporcji zawartych w nich monosacharydów: typu o wysokiej zawartości mannozy (o wysokiej zawartości mannozy ), typu złożonego ( złożonego ) i hybrydowego . Typ o wysokiej zawartości mannozy charakteryzuje się przeważającą zawartością reszt mannozy; sacharydy typu złożonego mogą zawierać inne sacharydy poza mannozą. Hybryda to hybryda obu typów.

Wiązanie O-glikozydowe

To jest, gdy cukier jest związany z grupą hydroksylową z seryny , treoniny , hydroksyprolina lub hydroksylizyny . O-glikozylacja zachodzi w aparacie Golgiego .

Białka błonowe

Reszty cukrowe białek błonowych są zorientowane wyłącznie na stronę błony zewnątrzkomórkowej i tworzą glikokaliks . Stopień glikozylacji białek błonowych różni się w zależności od typu komórki; na glikoproteinę może wystąpić jedna do kilkuset reszt cukrowych.

Błony zwierzęce są stosunkowo mało glikozylowane, średnio w trzech procentach (w / w). W przeciwieństwie do tego błony roślinne zawierają do dwudziestu procent (w / w) reszt cukrowych, które są głównie związane z białkami błonowymi (reszta z lipidami ).

Zobacz też

literatura

  • Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer : Biochemistry. 6. wydanie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007. ISBN 978-3-8274-1800-5 .
  • Donald Voet, Judith G. Voet: Biochemistry. Wydanie trzecie, John Wiley & Sons, Nowy Jork 2004. ISBN 0-471-19350-X .
  • Bruce Alberts , Alexander Johnson, Peter Walter, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts: Molecular Biology of the Cell , 5th Edition, Taylor & Francis 2007, ISBN 978-0815341062 .