Glykoprotein - Glycoprotein

N-vázaná proteinová glykosylace (N-glykosylace N-glykanů) na zbytcích Asn (motivy Asn-x-Ser/Thr) v glykoproteinech.

Glykoproteiny jsou proteiny, které obsahují oligosacharidové řetězce ( glykany ) kovalentně navázané na postranní řetězce aminokyselin . Sacharid je připojen k proteinu v kotranslační nebo posttranslační modifikace . Tento proces je známý jako glykosylace . Sekretované extracelulární proteiny jsou často glykosylované.

V proteinech, které mají segmenty probíhající extracelulárně, jsou extracelulární segmenty také často glykosylovány. Glykoproteiny jsou také často důležitými integrálními membránovými proteiny , kde hrají roli v interakcích buňka -buňka. Je důležité odlišit glykosylaci sekrečního systému na bázi endoplazmatického retikula od reverzibilní cytosolicko-jaderné glykosylace. Glykoproteiny cytosolu a jádra mohou být modifikovány reverzibilním přidáním jediného zbytku GlcNAc, který je považován za reciproční k fosforylaci, a jejich funkce jsou pravděpodobně dalším regulačním mechanismem, který řídí signalizaci na bázi fosforylace. Naproti tomu klasická sekreční glykosylace může být strukturálně zásadní. Například inhibice asparaginem vázané, tj. N-vázané glykosylace, může zabránit správnému skládání glykoproteinu a úplná inhibice může být toxická pro jednotlivou buňku. Naproti tomu narušení zpracování glykanů (enzymatické odstranění/přidání uhlovodíkových zbytků ke glykanu), ke kterému dochází jak v endoplazmatickém retikulu, tak v Golgiho aparátu , je pro izolované buňky postradatelné (jako důkaz přežití s ​​inhibitory glykosidů), ale může vést k lidským onemocnění (vrozené poruchy glykosylace) a na zvířecích modelech může být smrtelné. Je proto pravděpodobné, že jemné zpracování glykanů je důležité pro endogenní funkce, jako je obchodování s buňkami, ale že to pravděpodobně bylo druhotné vzhledem k jeho roli v interakcích hostitel-patogen. Slavným příkladem tohoto posledního účinku je systém krevních skupin ABO .

Je také známo, že ke glykosylaci dochází na nukleocytoplazmatických proteinech ve formě O -GlcNAc .

Typy glykosylace

Existuje několik typů glykosylace, ačkoli první dva jsou nejběžnější.

Monosacharidy

Osm cukrů běžně se vyskytujících v glykoproteinech.

Monosacharidy běžně se vyskytující v eukaryotických glykoproteinech zahrnují:

Hlavní cukry nacházející se v lidských glykoproteinech
Cukr Typ Zkratka
β-D-glukóza Hexose GLC
β-D-galaktóza Hexose Gal
β-D-manóza Hexose Muž
α-L-fukóza Deoxyhexóza Fuc
N-acetylgalaktosamin Aminohexóza GalNAc
N-acetylglukosamin Aminohexóza GlcNAc
Kyselina N-acetylneuraminová Kyselina aminononová kyselina
( kyselina sialová )
NeuNAc
Xylóza Pentose Xyl

Cukerné skupiny mohou pomáhat při skládání proteinů , zlepšovat stabilitu proteinů a podílejí se na buněčné signalizaci.

Příklady

Jedním příkladem glykoproteinů nacházejících se v těle jsou muciny , které se vylučují v hlenu dýchacího a trávicího traktu. Cukry, pokud jsou navázány na muciny, jim dodávají značnou schopnost zadržovat vodu a také jsou odolné vůči proteolýze trávicími enzymy.

Glykoproteiny jsou důležité pro rozpoznávání bílých krvinek . Příklady glykoproteinů v imunitním systému jsou:

H antigen antigenu ABO kompatibilní s krví. Mezi další příklady glykoproteinů patří:

Rozpustné glykoproteiny často vykazují vysokou viskozitu , například ve vaječném bílku a krevní plazmě .

Proměnlivé povrchové glykoproteiny umožňují spící nemoci Trypanosoma parazit uniknout imunitní odpovědi hostitele.

Virový hrot viru lidské imunodeficience je silně glykosylován. Přibližně polovina hmotnosti hrotu je glykosylace a glykany působí tak, že omezují rozpoznávání protilátek, protože glykany jsou sestaveny hostitelskou buňkou, a jsou tedy do značné míry „vlastní“. Časem se u některých pacientů mohou vyvinout protilátky k rozpoznání HIV glykanů a téměř všechny takzvané „široce neutralizující protilátky (bnAbs) rozpoznají některé glykany. To je možné hlavně proto, že neobvykle vysoká hustota glykanů brání normálnímu zrání glykanů, a jsou proto uvězněni v předčasném stavu s vysokým obsahem manózy. To poskytuje okno pro imunitní rozpoznávání. Navíc, protože tyto glykany jsou mnohem méně variabilní než základní protein, ukázaly se jako slibné cíle pro návrh vakcíny.

Hormony

Mezi hormony, které jsou glykoproteiny, patří:

Rozdíl mezi glykoproteiny a proteoglykany

Citace z doporučení pro IUPAC:

Glykoprotein je sloučenina obsahující uhlohydrát (nebo glykan) kovalentně spojený s proteinem. Sacharidy mohou být ve formě monosacharidů, disacharidů. oligosacharidy, polysacharidy nebo jejich deriváty (např. substituované sulfoskupinou nebo fosfo). Může být přítomna jedna, několik nebo mnoho sacharidových jednotek. Proteoglykany jsou podtřídou glykoproteinů, ve kterých jsou sacharidovými jednotkami polysacharidy, které obsahují aminosacharidy. Takové polysacharidy jsou také známé jako glykosaminoglykany.

Funkce

Některé funkce zajišťují glykoproteiny
Funkce Glykoproteiny
Strukturní molekula Kolageny
Mazací a ochranný prostředek Muciny
Transportní molekula Transferrin , ceruloplazmin
Imunologická molekula Imunoglobuliny , histokompatibilní antigeny
Hormon Lidský choriový gonadotropin (HCG), hormon stimulující štítnou žlázu (TSH)
Enzym Různé, např. Alkalická fosfatáza , patatin
Místo pro rozpoznávání buněčných příloh Různé proteiny zapojené do interakce buňka -buňka (např. Spermie - oocyt ), virus -buňka, bakterie -buňka a hormon -buňka
Nemrznoucí protein Některé plazmatické bílkoviny studenovodních ryb
Interakce se specifickými sacharidy Lektiny , selektiny (lektiny buněčné adheze), protilátky
Receptor Různé proteiny podílející se na působení hormonů a léčiv
Ovlivňuje skládání určitých proteinů Calnexin , kalretikulin
Regulace vývoje Notch a jeho analogy, klíčové proteiny ve vývoji
Hemostáza (a trombóza ) Specifické glykoproteiny na povrchových membránách krevních destiček

Analýza

Při detekci, purifikaci a strukturální analýze glykoproteinů existuje celá řada metod

Některé důležité metody používané ke studiu glykoproteinů
Metoda Použití
Periodická kyselina-Schiffovo barvení Po elektroforetické separaci detekuje glykoproteiny jako růžové pruhy .
Inkubace kultivovaných buněk s glykoproteiny jako pásy radioaktivního rozpadu Vede k detekci radioaktivního cukru po elektroforetické separaci.
Ošetření vhodnou endo- nebo exoglykosidázou nebo fosfolipázami Výsledné posuny v elektroforetické migraci pomáhají rozlišovat mezi proteiny s vazbami N-glykanu, O-glykanu nebo GPI a také mezi vysokými manosami a komplexními N-glykany.
Agarose - lektinová sloupcová chromatografie , lektinová afinitní chromatografie K čištění glykoproteinů nebo glykopeptidů, které vážou konkrétní použitý lektin.
Lektinová afinitní elektroforéza Výsledné posuny v elektroforetické migraci pomáhají rozlišit a charakterizovat glykoformy , tj. Varianty glykoproteinu lišící se v sacharidech.
Kompoziční analýza po kyselé hydrolýze Identifikuje cukry, které glykoprotein obsahuje, a jejich stechiometrii.
Hmotnostní spektrometrie Poskytuje informace o molekulové hmotnosti , složení, sekvenci a někdy i větvení řetězce glykanů. Může být také použit pro profilování glykosylace specifické pro dané místo.
NMR spektroskopie K identifikaci konkrétních cukrů, jejich sekvence, vazeb a anomerní povahy glykosidového řetězce.
Víceúhlý rozptyl světla Ve spojení s chromatografií s vylučováním podle velikosti, absorpcí UV/Vis a diferenciální refraktometrií poskytuje informace o molekulové hmotnosti , poměru proteinů a uhlohydrátů, stavu agregace, velikosti a někdy i větvení glykanového řetězce. Ve spojení s analýzou gradientu složení analyzuje vlastní a hetero-asociaci za účelem stanovení vazebné afinity a stechiometrie s proteiny nebo sacharidy v roztoku bez značení.
Interferometrie s duální polarizací Měří mechanismy, které jsou základem biomolekulárních interakcí, včetně reakčních rychlostí, afinit a souvisejících konformačních změn .
Methylační (vazebná) analýza K určení vazby mezi cukry.
Sekvenování aminokyselin nebo cDNA Stanovení sekvence aminokyselin.

Viz také

Poznámky a reference

externí odkazy