GLIKOPROTEINLER: YAPI, FONKSIYONLAR, SINIFLAR VE ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2025

Glikoproteinler veya glikoproteinler membran glikokonjugatlarının büyük ailenin bir parçasıdır ve bu bakteriler, maya gibi hayvanlar, bitkiler ve mikroorganizmalar mevcut olan transmembran proteinlerdir , ve Archaea.

İlk kez 1908'de Amerikan Biyokimyacılar Derneği'nin Protein İsimlendirme Komitesi tarafından tanımlandılar ve bir proteinin glukan adı verilen bir karbonhidrat kısmı ile glikosidik birleşmesinin sonucudur.

Baklagillerin Lectin monomerinin yapısı (Kaynak: Kullanıcı: Tomixdf, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Pek çok hücrenin plazma zarının yüzeyinde özellikle bol miktarda bulunan ve onları örten karbonhidrat tabakasının önemli bir bölümünü oluşturan ve çoğu durumda glikokaliks adı verilen proteinlerdir.

Glikoproteinlerin öncü proteinleri, translasyonlarından sonra endoplazmik retikulumda ve birçok ökaryotun Golgi kompleksinde kovalent olarak modifiye edilir, ancak sitozolde glikosilasyon vakaları da vardır, ancak bunlar daha az yaygındır ve yalnızca bir tür şekerle oluşur. .

Protein glikosilasyonu, katlanmaya ve dolayısıyla üçüncül yapısının kurulmasına katılabildiğinden, aktivitesi üzerinde genellikle önemli fonksiyonel etkilere sahiptir.

Glikanlar, hücrelere özgüllük kazandırabildikleri ve hücre içi ve hücre içi sinyalleme süreçlerine katılabildikleri için hücre için biyolojik olarak önemli birçok işleve sahiptirler, çünkü bunlar endojen ve eksojen reseptörler için ligandlardır.

Glikoproteinler ve glikokonjugatların geri kalanı o kadar önemlidir ki, bir hücre genomunun% 1'ine kadarını glikosilasyon mekanizmasına ayırır ve insanlarda proteinlerin% 70'inden fazlası glikosilasyon ile modifiye edilir.

yapı

Glikoproteinlerin yapısı, amino asit sekanslarına, sekans içindeki glikosilasyon bölgelerine ve bu sahalarda bağlanan glikan kısımlarının yapılarına göre incelenir.

Bu proteinlere glikosilasyon ile bağlanan oligosakarit zincirleri genellikle çok çeşitlidir, ancak 15 şeker kalıntısını geçmedikleri için kısadırlar. Bazı proteinler tek bir oligosakkarit zincirine sahiptir, ancak diğerlerinde birden fazla olabilir ve bunlar dallanmış olabilir.

Oligosakaritler ve proteinler arasındaki birleşme, karbonhidratın anomerik karbonu ve bir serin veya treonin kalıntısının hidroksil grubu (-OH) yoluyla, O-glikosilasyon durumunda veya bir asparagin kalıntısının amid nitrojeni yoluyla gerçekleşir, N-glikosilasyon durumunda.

Bu şekilde bağlanan karbonhidratlar, bir glikoproteinin moleküler ağırlığının% 70'ine kadarını temsil edebilir ve karbonhidrat kısmının özellikleri (örneğin boyut ve yük), bazı proteinleri enzimatik proteolize karşı koruyabilir.

Aynı protein, farklı dokularda, onu farklı bir glikoprotein yapan farklı glikosilasyon modellerine sahip olabilir, çünkü tam yapı yalnızca amino asit kalıntılarını ve bunların uzaysal düzenlemelerini değil, aynı zamanda bunlara bağlı oligosakkaritleri de içerir.

Glikoproteinlerde tekrar tekrar bulunan şeker kalıntıları arasında: D-galaktoz, D-mannoz, D-glikoz, L-fukoz, D-ksiloz, L-arabinofuranoz, N-asetil-D-glukozamin, N-asetil -D-galaktozamin, bazı siyalik asitler ve tüm bunların modifikasyonları.

Özellikleri

Yapısal

Yapısal bir bakış açısına göre, glikoproteinler, mekanik ve kimyasal saldırganlıklara direnen viskoz bir maddeyi hidrasyona ve oluşturmaya muktedir olduklarından, hücrelerin korunmasına ve yağlanmasına katılan karbonhidrat zincirleri sağlarlar.

Bazı glikoproteinler ayrıca bakteri ve arkelerde de bulunur ve bunlar hücre zarfının en dış katmanı olan S katmanının önemli bileşenleridir.

Ek olarak, lokomotor organlar olarak kullanılan flagellar filamentlerin bir parçası olan flagellin proteinlerinin bileşenleri olarak da bulunurlar.

Bitkiler ayrıca, karmaşık glikosilasyon modelleri ile karakterize edilen ve hücre duvarı yapısının bir parçası olarak veya hücre dışı matris içinde bulunabilen yapısal glikoproteinlere sahiptir.

Hücre tanıma

Glikoproteinler, hücre yüzeyindeki birçok reseptör spesifik oligosakarit sekanslarını tanıyabildiğinden, hücreler arası tanıma siteleri olarak önemli işlevler görür.

Hücre yüzeyindeki oligosakkarit zincirleri aracılığıyla meydana gelen hücreler arası tanımalara bir örnek, eşeyli üremeli çok hücreli organizmalarda döllenme olgusunun meydana gelmesi için gerekli olan yumurta ve sperm arasındaki tanıma durumudur.

İnsanlarda kan grupları, onları belirleyen glikoproteinlere bağlı şekerlerin kimliğine göre belirlenir. Antikorlar ve birçok hormon da glikoproteindir ve işlevleri vücudun sinyal vermesi ve savunması için gereklidir.

Hücre adezyonu

Memeli bağışıklık sisteminin T hücreleri, CD2 olarak bilinen adezyon alanlarına sahip bir glikoproteine ​​sahiptir; bu, reseptörü aracılığıyla lenfosit ve antijen sunan hücreler arasındaki bağlanmaya aracılık ettiği için immün stimülasyon için anahtar bir bileşen olan CD58 glikoprotein.

İnsanlar da dahil olmak üzere birçok memeli için önemli patojenik işlevlere sahip bazı virüsler, viral partikülün parazite ettikleri hücrelere yapışma süreçlerinde işlev gören yüzey glikoproteinlerine sahiptir.

Bu, GP41 olarak bilinen insan hücrelerinin bir yüzey proteini ile etkileşime giren ve virüsün hücreye girişi ile işbirliği yapan İnsan Edinilmiş İmmün Yetmezlik Virüsü veya HIV'nin GP120 proteini için geçerlidir.

Aynı şekilde, birçok glikosile protein, çok hücreli organizmaların birçok dokusunda bulunan hücrelerin normal yaşamında yer alan önemli hücre yapışma süreçlerine katılır.

Terapötik hedefler olarak glikoproteinler

Bu protein-karbonhidrat kompleksleri, parazitler ve virüsler gibi birçok patojen için tercih edilen hedeflerdir ve anormal glikosilasyon modellerine sahip birçok glikoprotein, otoimmün hastalıklarda ve kanserlerde kritik rollere sahiptir.

Bu nedenlerle, çeşitli araştırmacılar bu proteinleri olası terapötik hedefler olarak ele alma ve teşhis yöntemlerinin, yeni nesil tedavilerin ve hatta aşıların tasarımının tasarlanması görevini üstlenmiştir.

Dersler

Glikoproteinlerin sınıflandırılması, esas olarak protein ve karbonhidrat kısımlarını bağlayan glikosidik bağın doğasına ve ekli glikanların özelliklerine dayanmaktadır.

Şeker kalıntılarına göre monosakkaridli glikoproteinler, disakkaridler, oligosakkaridler, polisakkaridler ve bunların türevleri bulunabilir. Bazı yazarlar, glikoproteinlerin bir sınıflandırmasını şu şekilde düşünmektedir:

- Karbonhidrat kısmında esas olarak amino şekerlerden (glikozaminoglikanlar) oluşan polisakkaritleri içeren glikoproteinler grubunun bir alt sınıfı olan proteoglikanlar.

- L ve / veya D konformasyonlarında amino asitler tarafından oluşturulan oligopeptitlere bağlı karbonhidratlardan oluşan moleküller olan glikopeptitler.

- Gliko amino asitler, herhangi bir tür kovalent bağ yoluyla bir sakkaride bağlanan amino asitlerdir.

- O-, N- veya S-glikosidik bağlarla bir sakkarit kısmına bağlanan amino asitler olan glikosil amino asitler.

Bu proteinlerin adlandırılmasında, bu şekilde karbonhidratlara bağlanır, O-, N- ve S- önekleri, şekerlerin polipeptit zincirine hangi bağlar aracılığıyla eklendiğini belirtmek için kullanılır.

Örnekler

- Glikoforin A, üzerinde en çok çalışılan glikoproteinlerden biridir: eritrosit zarının (hücreler veya kırmızı kan hücreleri) ayrılmaz bir proteinidir ve N-terminal bölgesinin amino asit kalıntılarına kovalent olarak bağlanmış 15 oligosakarit zincirine sahiptir a O-glikosidik bağlar ve bir N-glikosidik bağ ile bağlanmış bir zincir aracılığıyla.

- Kandaki proteinlerin çoğu glikoproteindir ve bu grup immünoglobulinleri ve birçok hormonu içerir.

- Sütte bulunan bir protein olan laktalbüminin yanı sıra birçok pankreas ve lizozomal protein glikosile edilmiştir.

- Lektinler karbonhidrat bağlayıcı proteinlerdir ve bu nedenle tanımada çok sayıda işlevi vardır.

- Glikoprotein olan birçok hayvansal hormonu da vurgulamak gerekir; Bunlar arasında ön hipofiz bezinde sentezlenen lutropin (LH), follitropin (FSH) ve tirotropin (TSH) ile insan, primat ve plasentada üretilen koryonik gonadotropin sayılabilir. equines.

LH, yumurtalıklarda ve testis Leydig hücrelerinde steroidogenezi uyardığı için bu hormonlar üreme işlevlerine sahiptir.

- Öncelikle hayvanların bağ dokularında bol miktarda bulunan bir protein olan kolajen, ortak birçok özelliğe sahip olmalarına rağmen oldukça farklı olan 15'ten fazla protein türünden oluşan devasa bir glikoprotein ailesini temsil eder.

Bu proteinler, bazıları karbonhidratlardan oluşan "kolajenik olmayan" kısımlar içerir.

- Ekstensinler, hidroksiprolin ve serin artıkları yönünden zengin çözünmeyen glikoproteinlerden oluşan bir ağdan oluşan bitki proteinleridir. Bitki hücrelerinin duvarında bulunurlar ve farklı stres ve patojen türlerine karşı bir savunma görevi gördükleri düşünülmektedir.

- Bitkiler ayrıca lektin benzeri proteinlere sahiptir ve bunların özel bir örneği, görünüşe göre eritrositler gibi kan hücrelerini aglütine etme kabiliyetine sahip patates lektinidir.

- Son olarak, hayvanlarda tükürüğün bir parçası olan, mukoza zarlarında salgılanan glikoproteinler olan ve esas olarak yağlama ve sinyal verme işlevlerini yerine getiren müsinler isimlendirilebilir.

Referanslar

1. Montreuil, J., Vliegenthart, J. ve Schachter, H. (1995). Glikoproteinler. (A. Neuberger & L. Deenen, Editörler). Elsevier.
2. Nelson, DL ve Cox, MM (2009). Biyokimyanın Lehninger İlkeleri. Omega Editions (5. baskı). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
3. Struwe, W. ve Cosgrave, E. (2011). Glikoproteinlerin Fonksiyonel ve Yapısal Proteomikleri. (R. Owens ve J. Nettleship, Eds.). Londra: Springer.
4. Voet, D. ve Voet, J. (2006). Biyokimya (3. baskı). Editoryal Médica Panamericana.
5. Wittman, V. (2007). Glikopeptidler ve Glikoproteinler. Sentez, Yapı ve Uygulama. (V. Balzani, J.-M. Lehn, A. de Meijere, S. Ley, K. Houk, S. Schreiber, J. Thiem, Eds.). Leipzig: Springer Science + Business Media, LLC.