GLIKOPROTEINI: STRUKTURA, FUNKCIJE, KLASE I PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2026

Su glikoproteini ili glikoproteini su transmembranski proteini, koji su dio velike obitelji membranskih sluzi i prisutni su u životinja, biljaka i mikroorganizama kao što su bakterije, gljivice, i arheje.

Prvi put ih je definirao Odbor za proteinsku nomenklaturu Američkog društva biokemičara, a rezultat su glikozidne veze proteina s udjelom ugljikohidrata nazvanim glukan.

Struktura lektinskog monomera mahunarki (Izvor: Korisnik: Tomixdf putem Wikimedia Commons)

To su proteini kojih posebno ima na površini plazma membrane mnogih stanica i čine važan dio ugljikohidratnog sloja koji ih pokriva, što se u mnogim slučajevima naziva glikokaliks.

Prekursorski proteini glikoproteina kovalentno su modificirani u endoplazmatskom retikulu i Golgijev kompleks mnogih eukariota nakon njihovog prevođenja, iako postoje i slučajevi glikozilacije u citosolu, ali oni su rjeđi i javljaju se samo sa jednom vrstom šećera, Glikozilacija proteina često ima važne funkcionalne učinke na njegovo djelovanje, jer može sudjelovati u savijanju i, prema tome, u uspostavljanju njegove tercijarne strukture.

Glikanci imaju višestruko biološki važne funkcije za stanicu, jer mogu davati specifičnost stanicama i sudjelovati u procesima unutarćelijske i međućelijske signalizacije, budući da su ligandi za endogene i egzogene receptore.

Glikoproteini, kao i ostatak glikokonjugata, toliko su važni da stanica posvećuje do 1% svog genoma strojevima za glikozilaciju, a kod ljudi više od 70% proteina modificira glikozilacijom.

Struktura

Struktura glikoproteina proučava se na temelju njihove sekvence aminokiselina, mjesta glikozilacije unutar sekvence i strukture dijelova glikona koji se vežu na tim mjestima.

Lanci oligosaharida koji su glikoziliranjem povezani s tim proteinima općenito su vrlo raznoliki, ali kratki su jer ne prelaze 15 ostataka šećera. Neki proteini imaju jedan lanac oligosaharida, ali drugi mogu imati više od jednog i oni mogu biti razgranati.

Spajanje oligosaharida i proteina nastaje kroz anomerni ugljikohidrat i hidroksilnu skupinu (-OH) ostatka serina ili treonina, u slučaju O-glikozilacije, ili kroz amidni dušik ostatka asparagina, u slučaju N-glikozilacije.

Tako vezani ugljikohidrati mogu predstavljati do 70% molekulske težine glikoproteina, a karakteristike dijela ugljikohidrata (na primjer, veličina i naboj) mogu zaštititi neke proteine ​​od enzimske proteolize.

Isti protein može imati u različitim tkivima različite obrasce glikozilacije koji ga čine različitim glikoproteinom, jer kompletna struktura uključuje ne samo aminokiselinske ostatke i njihov prostorni raspored, već i oligosaharide vezane uz njih.

Među ostacima šećera koji se više puta nalaze u glikoproteinima su: D-galaktoza, D-manoza, D-glukoza, L-fukoza, D-ksiloza, L-arabinofuranoza, N-acetil-D-glukozamin, N-acetil -D-galaktozamin, neke sijalne kiseline i modifikacije svih ovih.

Značajke

strukturalan

Sa strukturalnog stajališta, glikoproteini osiguravaju lance ugljikohidrata koji sudjeluju u zaštiti i podmazivanju stanica, jer su sposobni hidratizirati i formirati viskoznu tvar koja odolijeva mehaničkim i kemijskim agresijama.

Neki glikoproteini također se nalaze u bakterijama i arheama, a to su važne komponente S sloja, koji je najudaljeniji sloj ovojnice stanice.

Pored toga, oni se nalaze i kao sastojci proteina flagellin koji su dio flagelarnih filamenata koji se koriste kao lokomotorni organi.

Biljke također posjeduju strukturne glikoproteine ​​za koje je karakterističan složeni obrazac glikozilacije i koji se mogu naći kao dio stanične stijenke ili u izvanćelijskom matriksu.

Prepoznavanje stanica

Glikoproteini imaju važne funkcije kao mjesta prepoznavanja stanica, jer su mnogi receptori na staničnoj površini sposobni prepoznati specifične oligosaharidne sekvence.

Primjer međućelijskih prepoznavanja koja nastaju pomoću lanaca oligosaharida na staničnoj površini je slučaj prepoznavanja između ovule i sperme, nužnog za pojavu oplodnje kod višećelijskih organizama sa spolnom reprodukcijom.

Krvne grupe u ljudima određuju se identitetom šećera vezanih na glikoproteine ​​koji ih određuju. Antitijela i mnogi hormoni također su glikoproteini i njihove su funkcije ključne za signalizaciju i obranu tijela.

Adhezija stanica

T stanice sisavskog imunološkog sustava posjeduju glikoprotein s adhezijskim domenima poznat kao CD2, koji je ključni sastojak imunološke stimulacije jer posreduje vezivanje između limfocita i stanica koje prezentiraju antigen preko svog receptora, CD58 glikoprotein.

Neki virusi koji imaju važne patogene funkcije za mnoge sisavce, uključujući ljude, posjeduju površinske glikoproteine ​​koji djeluju u procesima adhezije virusne čestice na stanice koje parazitiraju.

Takav je slučaj GP120 proteina humanog stečenog imunodeficijencijskog virusa ili HIV-a, koji djeluje na površinski protein ljudskih stanica poznat kao GP41 i koji surađuje s ulaskom virusa u stanicu.

Na isti način, mnogi glikozilirani proteini sudjeluju u važnim staničnim procesima adhezije koji se odvijaju u svakodnevnom životu stanica prisutnih u mnogim tkivima višećelijskih organizama.

Glikoproteini kao terapeutski ciljevi

Ovi proteinsko-ugljikohidratni kompleksi su preferirana meta mnogih patogena poput parazita i virusa, a mnogi glikoproteini s abberantnim obrascima glikozilacije imaju kritičnu ulogu u autoimunim bolestima i karcinomima.

Iz tih su razloga razni istraživači preuzeli zadatak predložiti te proteine ​​kao moguće terapeutske ciljeve i za dizajn dijagnostičkih metoda, terapija nove generacije, pa čak i za dizajn cjepiva.

Lekcije

Razvrstavanje glikoproteina temelji se prvenstveno na prirodi glikozidne veze koja spaja dijelove proteina i ugljikohidrata te na karakteristikama priključenih glikana.

Prema ostacima šećera mogu se naći glikoproteini s monosaharidima, disaharidi, oligosaharidi, polisaharidi i njihovi derivati. Neki autori smatraju klasifikaciju glikoproteina u:

- Proteoglikani, koji su potklasa unutar skupine glikoproteina koji u dijelu ugljikohidrata sadrže polisaharide sastavljene uglavnom od amino šećera (glikozaminoglikana).

- Glikopeptidi, molekule sastavljene od ugljikohidrata povezanih s oligopeptidima formiranim od aminokiselina u njihovim L i / ili D konformacijama.

- Gliko-aminokiseline, aminokiseline povezane sa saharidom bilo kojom vrstom kovalentne veze.

- Glikozilne aminokiseline, to su aminokiseline povezane sa saharidnim dijelom putem O-, N- ili S-glikozidnih veza.

U nomenklaturi ovih proteina koji su tako povezani s ugljikohidratima, prefiksi O-, N- i S- koriste se za određivanje preko kojih su šećera vezani u lancu polipeptida.

Primjeri

- Glikoforin A je jedan od najbolje proučenih glikoproteina: on je integralni protein membrane eritrocita (stanica ili crvenih krvnih zrnaca) i ima 15 lanaca oligosaharida kovalentno povezanih s aminokiselinskim ostacima N-terminalne regije a kroz O-glikozidne veze i lanac povezan N-glikozidnom vezom.

- Većina proteina u krvi su glikoproteini i u tu skupinu spadaju imunoglobulini i mnogi hormoni.

- Laktalbumin, protein prisutan u mlijeku, je glikoziliran, kao i mnogi proteini gušterače i lizosoma.

- Lektini su bjelančevine koje vežu ugljikohidrate i zbog toga u prepoznavanju imaju višestruke funkcije.

- Također je potrebno istaknuti mnoge životinjske hormone koji su glikoproteini; Među njima se mogu spomenuti lutropin (LH), folitropin (FSH) i tirotropin (TSH), koji se sintetiziraju u prednjoj hipofizi, i korionski gonadotropin koji se proizvodi u placenti čovjeka, primata i konji.

Ti hormoni imaju reproduktivnu funkciju jer LH stimulira steroidogenezu u jajnicima i testisnim Leydigovim stanicama.

- Kolagen, obilni protein prisutan prvenstveno u vezivnim tkivima životinja, predstavlja ogromnu obitelj glikoproteina sastavljenih od više od 15 vrsta proteina koji su, iako imaju mnogo zajedničkih karakteristika, sasvim različite.

Ti proteini sadrže dijelove koji nisu kolageni, od kojih su neki sastavljeni od ugljikohidrata.

- Ekstenzini su biljni proteini koji se sastoje od mreže netopljivih glikoproteina koji su bogati ostacima hidroksiprolina i serina. Nalaze se u zidu biljnih stanica i smatra se da djeluju kao obrana od različitih vrsta stresa i patogena.

- Biljke također imaju proteine ​​nalik lektinu, a poseban primjer toga su lektini iz krumpira koji očito imaju sposobnost aglutinacije krvnih stanica poput eritrocita.

- Posljednje, ali ne najmanje bitno, mogu se imenovati mucini koji su glikoproteini koji se izlučuju u sluznici i koji su dio sline u životinja, a uglavnom ispunjavaju funkcije podmazivanja i signalizacije.

Reference

1. Montreuil, J., Vliegenthart, J., i Schachter, H. (1995). Glikoproteina. (A. Neuberger i L. Deenen, ur.). Elsevier.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerovi principi biokemije. Omega izdanja (5. izd.).
3. Struwe, W., Cosgrave, E. (2011). Funkcionalna i strukturna proteomika glikoproteina. (R. Owens i J. Nettleship, ur.). London: Springer.
4. Voet, D., i Voet, J. (2006). Biokemija (3. izd.). Uredništvo Médica Panamericana.
5. Wittman, V. (2007). Glikopeptidi i glikoproteini. Sinteza, struktura i primjena. (V. Balzani, J.-M. Lehn, A. de Meijere, S. Ley, K. Houk, S. Schreiber, J. Thiem, ur.). Leipzig: Springer Science + Business Media, LLC.