PROTEIN GLIKOSILASYONU: TÜRLERI, SÜRECI VE IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2025

Protein glikosilasyon bir dönüşüm sonrası modifikasyon oligosakarit doğrusal zincirler veya dallanmış protein ektir. Elde edilen glikoproteinler genellikle yüzey proteinleri ve salgılama yolunun proteinleridir.

Glikosilasyon, ökaryotik organizmalar arasında en yaygın peptit modifikasyonlarından biridir, ancak bazı arke ve bakteri türlerinde de meydana geldiği gösterilmiştir.

Glikosilasyon yoluyla proteinlere bağlanabilen oligosakarit zincirlerine örnekler (Dna 621, Wikimedia Commons'tan)

Ökaryotlarda, bu mekanizma endoplazmik retikulum (ER) ve Golgi kompleksi arasında, hem düzenleyici süreçlerde hem de protein + oligosakkarit kovalent bağların oluşumunda yer alan farklı enzimlerin müdahalesi ile meydana gelir.

Glikoliz türleri

Oligosakaritin proteine ​​bağlanma yerine bağlı olarak glikosilasyon 4 tipte sınıflandırılabilir:

N-

En yaygın olanıdır ve oligosakaritler, Asn-X-Ser / Thr motifindeki asparagin kalıntılarının amid grubunun nitrojenine bağlandığında meydana gelir; burada X, prolin dışında herhangi bir amino asit olabilir.

VEYA

Karbonhidratlar serin, treonin, hidroksilisin veya tirosinin hidroksil grubuna bağlandığında. Daha az yaygın bir modifikasyondur ve örnekler, kolajen, glikoforin ve müsin gibi proteinlerdir.

C-

Triptofan kalıntılarında indol grubunun C2'si ile bir CC bağıyla proteine ​​bağlanan bir mannoz kalıntısının eklenmesinden oluşur.

Glipiation (İngilizceden "

Bir polisakkarit, bir proteini membran üzerindeki bir glikosilfosfatidilinositol (GPI) çapasına bağlamak için bir köprü görevi görür.

süreç

Ökaryotlarda

A / -glikosilasyon, en ayrıntılı olarak çalışılmış olanıdır. Memeli hücrelerinde süreç, önceden oluşturulmuş bir polisakkaritin ribozomlardan çıktıklarında proteinlere bağlandığı kaba ER'de başlar.

Bahsedilen öncü polisakkarit, 14 şeker kalıntısından, yani: 3 glukoz (Glc), 9 mannoz (Man) ve 2 N-asetil glukozamin (GlcNAc) kalıntısından oluşur.

Bu öncül bitkiler, hayvanlar ve tek hücreli ökaryotik organizmalarda yaygındır. ER membranına gömülü bir izoprenoid lipid olan dolikol molekülü ile bir bağ sayesinde membrana bağlanır.

Sentezinden sonra, oligosakarit, oligosakariltransferaz enzim kompleksi tarafından, translasyon yapılırken bir proteinin tri-peptid dizisi Asn-X-Ser / Thr'de bulunan bir asparajin kalıntısına aktarılır.

Oligosakaritin ucundaki üç Glc tortusu, doğru oligosakarit sentezi için bir sinyal görevi görür ve protein, daha sonraki işlemler için Golgi cihazına taşınmadan önce Man tortularından biri ile birlikte klivaj edilir.

Golgi aparatına girdikten sonra, glikoproteinlere bağlanan oligosakarit kısımları, galaktoz, sialik asit, fukoz ve diğer birçok tortunun eklenmesiyle modifiye edilebilir ve çok daha fazla çeşitlilik ve karmaşıklıkta zincirler verir.

Oliosakkarit İşleme (Dna 621, Wikimedia Commons'tan)

Glikosilasyon işlemlerini gerçekleştirmek için gereken enzimatik mekanizma, şekerlerin eklenmesi için çok sayıda glikosiltransferaz, bunların uzaklaştırılması için glikosidazlar ve substratlar olarak kullanılan kalıntıların katkısı için farklı nükleotid şeker taşıyıcıları içerir.

Prokaryotlarda

Bakteriler hücre içi membran sistemlerine sahip değildir, bu nedenle ilk oligosakarit oluşumu (sadece 7 kalıntıdan oluşan) plazma membranının sitozolik tarafında meydana gelir.

Bahsedilen öncü, daha sonra bir ATP-bağımlı flipaz tarafından glikosilasyonun meydana geldiği periplazmik boşluğa yer değiştiren bir lipid üzerinde sentezlenir.

Ökaryotik ve prokaryotik glikosilasyon arasındaki bir diğer önemli fark, bakterilerden oligosakarit transferaz enziminin (oligosakariltransferaz) şeker kalıntılarını ribozomlar tarafından dönüştürüldükleri gibi halihazırda katlanmış proteinlerin serbest kısımlarına aktarabilmesidir.

Ayrıca, bu enzim tarafından tanınan peptid motifi, aynı ökaryotik tri-peptid dizisi değildir.

Özellikleri

Glikoproteinlere eklenen N-oligosakkaritler çeşitli amaçlara hizmet eder. Örneğin, bazı proteinler yapılarının uygun şekilde katlanmasını sağlamak için bu translasyon sonrası modifikasyona ihtiyaç duyar.

Diğerlerine, ya proteolitik bozunmadan kaçınarak ya da bu bölüm biyolojik işlevlerini yerine getirmeleri için gerekli olduğu için stabilite sağlar.

Oligosakaritler, güçlü bir hidrofilik karaktere sahip olduklarından, bir proteine ​​kovalent eklenmesi, işlevsel bir bakış açısıyla ilgili olabilen, polaritesini ve çözünürlüğünü zorunlu olarak değiştirir.

Oligosakkaritler membran proteinlerine bağlandıktan sonra değerli bilgi taşıyıcılarıdır. Hücre sinyalleşmesi, iletişim, tanıma, göç ve yapışma süreçlerine katılırlar.

Kanın pıhtılaşmasında, iyileşmesinde ve bağışıklık yanıtında, glikana bağlı ve hücre için vazgeçilmez olan protein kalite kontrolünün işlenmesinde önemli rolleri vardır.

Önem

İnsanlarda protein glikosilasyonuna en az 18 genetik hastalık bağlanmıştır, bunlardan bazıları zayıf fiziksel ve zihinsel gelişimi içerirken diğerleri ölümcül olabilir.

Özellikle pediatrik hastalarda glikosilasyon hastalıklarıyla ilgili artan sayıda keşif vardır. Bu bozuklukların çoğu doğuştandır ve oligosakarit oluşumunun ilk aşamalarıyla veya bu işlemlere katılan enzimlerin düzenlenmesiyle ilgili kusurlarla ilgilidir.

Glikosile proteinlerin büyük bir kısmı glikokaliksi oluşturduğundan, glikosilasyon süreçlerindeki mutasyonların veya değişikliklerin tümör hücrelerinin mikro ortamındaki değişimle ilişkili olabileceğini ve böylece ilerlemesini teşvik edebileceğini doğrulamak için artan bir ilgi vardır. kanser hastalarında tümörler ve metastaz gelişimi.

Referanslar

1. Aebi, M. (2013). ER'de N-bağlantılı protein glikosilasyonu. Biochimica et Biophysica Açta, 1833 (11), 2430–2437.
2. Dennis, JW, Granovsky, M. ve Warren, CE (1999). Gelişim ve hastalıkta protein glikosilasyonu. BioEssays, 21 (5), 412-421.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Moleküler Hücre Biyolojisi (5. baskı). Freeman, WH & Company.
4. Luckey, M. (2008). Membran yapısal biyolojisi: biyokimyasal ve biyofiziksel temellerle. Cambridge University Press. Www.cambrudge.org/9780521856553 adresinden erişildi.
5. Nelson, DL ve Cox, MM (2009). Biyokimyanın Lehninger İlkeleri. Omega Editions (5. baskı).
6. Nothaft, H. ve Szymanski, CM (2010). Bakterilerde protein glikosilasyonu: Her zamankinden daha tatlı. Nature Reviews Microbiology, 8 (11), 765–778.
7. Ohtsubo, K. ve Marth, JD (2006). Sağlık ve Hastalıkların Hücresel Mekanizmalarında Glikosilasyon. Cell, 126 (5), 855-867.
8. Spiro, RG (2002). Protein glikosilasyonu: glikopeptid bağlarının doğası, dağılımı, enzimatik oluşumu ve hastalık etkileri. Glikobiyoloji, 12 (4), 43R-53R.
9. Stowell, SR, Ju, T. ve Cummings, RD (2015). Kanserde Protein Glikosilasyon. Patolojinin Yıllık İncelemesi: Hastalık Mekanizmaları, 10 (1), 473–510.
10. Strasser, R. (2016). Bitki protein glikosilasyonu. Glikobiyoloji, 26 (9), 926–939.
11. Xu, C. ve Ng, DTW (2015). Protein katlanmasının glikosilasyona yönelik kalite kontrolü. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 16 (12), 742–752.
12. Zhang, X. ve Wang, Y. (2016). Golgi Yapısı Tarafından Glikosilasyon Kalite Kontrolü. Journal of Molecular Biology, 428 (16), 3183–3193.