Glykoprotein - Glycoprotein

Nesmí být zaměňována s peptidoglykan, proteoglykan nebo glykopeptid.

N-vázaná proteinová glykosylace (N-glykosylace N-glykanů) na zbytcích Asn (motivy Asn-x-Ser / Thr) v glykoproteinech.[1]

Glykoproteiny jsou bílkoviny které obsahují oligosacharid řetězy (glykany ) kovalentně připojený k aminokyselina postranní řetězy. Sacharid je připojen k proteinu v a kotranslační nebo posttranslační modifikace. Tento proces je znám jako glykosylace. Vylučované extracelulární proteiny jsou často glykosylované. Sacharidy jsou připojeny k některým proteinům za vzniku glykoproteinů.

V proteinech, které mají segmenty rozšiřující se extracelulárně, jsou extracelulární segmenty také často glykosylované. Glykoproteiny jsou také často důležité integrální membránové proteiny, kde hrají roli v interakcích mezi buňkami. Je důležité odlišit glykosylaci sekrečního systému na základě endoplazmatického retikula od reverzibilní cytosolicko-nukleární glykosylace. Glykoproteiny z cytosol a jádro lze modifikovat reverzibilním přidáním jediného zbytku GlcNAc, který je považován za reciproční k fosforylaci, a jejich funkce budou pravděpodobně dalším regulačním mechanismem, který řídí signalizaci založenou na fosforylaci.[2] Naproti tomu klasická sekreční glykosylace může být strukturálně nezbytná. 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 glykanu (enzymatické odstranění / přidání sacharidových zbytků do glykanu), ke kterému dochází jak v endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát, je postradatelný pro izolované buňky (jako důkaz přežití s ​​inhibitory glykosidů), ale může vést k onemocnění člověka (vrozené poruchy glykosylace) a může být u zvířecích modelů smrtelný. Je proto pravděpodobné, že jemné zpracování glykanů je důležité pro endogenní funkčnost, jako je obchodování s buňkami, ale je pravděpodobné, že to bylo sekundární k jeho roli v interakcích hostitel-patogen. Slavným příkladem tohoto posledního efektu je Systém krevních skupin ABO.[Citace je zapotřebí ]

Je také známo, že glykosylace probíhá na nukleocytoplazmatických proteinech ve formě Ó-GlcNAc.[3]

Druhy glykosylace

Existuje několik typů glykosylace, i když první dva jsou nejběžnější.

Monosacharidy

Osm cukrů běžně se vyskytujících v glykoproteinech.

Monosacharidy běžně se vyskytující v eukaryotických glykoproteinech zahrnují:[5]:526

Hlavní cukry nalezené v lidských glykoproteinech[6]
CukrTypZkratka
β-D-glukózaHexózaGlc
β-D-galaktózaHexózaGal
β-D-manózaHexózaMuž
α-L-glukózaDeoxyhexózaFuc
N-acetylgalaktosaminAminohexózaGalNAc
N-acetylglukosaminAminohexózaGlcNAc
Kyselina N-acetylneuraminováKyselina amonononononová
(Kyselina sialová )		NeuNAc
XylózaPentoseXyl

Skupiny cukru mohou pomáhat při skládání bílkovin, zlepšují stabilitu proteinů a podílejí se na buněčné signalizaci.

Příklady

Jedním příkladem glykoproteinů nalezených v těle je muciny, které jsou vylučovány hlenem dýchacích a zažívacích cest. Cukry, pokud jsou připojeny k mucinu, jim dodávají značnou kapacitu zadržovat vodu a také je činí odolnými proteolýza trávicími enzymy.

Glykoproteiny jsou důležité pro bílých krvinek uznání.[Citace je zapotřebí ] Příklady glykoproteinů v imunitní systém jsou:

  • molekuly jako např protilátky (imunoglobuliny), které interagují přímo s antigeny.
  • molekuly hlavní komplex histokompatibility (nebo MHC), které jsou exprimovány na povrchu buněk a interagují s nimi T buňky jako součást adaptivní imunitní odpovědi.
  • antigen sialyl Lewis X na povrchu leukocytů.

Antigen H antigenů ABO kompatibilní s krví. Další příklady glykoproteinů zahrnují:

  • gonadotropiny (luteinizační hormon a folikuly stimulující hormon)
  • glykoprotein IIb / IIIa, integrin nalezen na krevní destičky který je vyžadován pro normální agregaci krevních destiček a dodržování endotel.
  • součásti zona pellucida, který obklopuje oocyt, a je důležité pro spermie -vejcová interakce.
  • strukturální glykoproteiny, které se vyskytují v pojivová tkáň. Pomáhají vázat vlákna, buňky a rozemletou látku pojivová tkáň. Mohou také pomoci složkám tkáně vázat se na anorganické látky, jako jsou vápník v kost.
  • Glykoprotein-41 (gp41 ) a glykoprotein-120 (gp120 ) jsou virové obalové proteiny HIV.

Rozpustné glykoproteiny často vykazují vysokou hladinu viskozita například v Bílek a krevní plazma.

Variabilní povrchové glykoproteiny povolit spavou nemoc Trypanosoma parazit, aby unikl imunitní odpovědi hostitele.

Virová špička viru lidské imunodeficience je silně glykosylovaná.[8] Přibližně polovina hmotnosti špičky je glykosylace a glykany působí tak, že omezují rozpoznávání protilátek, protože glykany jsou sestaveny hostitelskou buňkou a jsou tedy do značné míry „vlastní“. V průběhu času si někteří pacienti mohou vytvořit protilátky, aby rozpoznali glykany HIV, 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 zachyceny v předčasném stavu s vysokým obsahem manózy.[9][10] To poskytuje okno pro rozpoznání imunity. Kromě toho, protože tyto glykany jsou mnohem méně variabilní než základní protein, objevily se jako slibné cíle pro návrh vakcíny.[11]

Hormony

Hormony které jsou glykoproteiny zahrnují:

Funkce

Některé funkce obsluhované glykoproteiny[5]:524
FunkceGlykoproteiny
Strukturní molekulaKolageny
Mazivo a ochranný prostředekMuciny
Transportní molekulaTransferrin, ceruloplazmin
Imunologická molekulaImunoglobuliny,[12] histokompatibilita antigeny
HormonLidský choriový gonadotropin (HCG), hormon stimulující štítnou žlázu (TSH)
EnzymRůzné, např. Alkalické fosfatáza, patatin
Místo rozpoznávání přílohy buňkyRůzné proteiny zapojené do buňky - buňky (např. spermie –oocyt ), interakce virus-buňka, bakterie-buňka a hormon-buňka
Nemrznoucí proteinUrčité plazmatické bílkoviny studenovodních ryb
Interakce se specifickými sacharidyLektiny, selectins (lektiny buněčné adheze), protilátky
ReceptorRůzné proteiny podílející se na působení hormonů a léků
Ovlivňují skládání určitých proteinůCalnexin, kalretikulin
Regulace rozvojeZářez a jeho analogy, klíčové proteiny ve vývoji
Hemostáza (a trombóza )Specifické glykoproteiny na povrchových membránách krevní destičky

Analýza

Existuje celá řada metod používaných při detekci, čištění a strukturní analýze glykoproteinů[5]:525[12][13]

Některé důležité metody používané ke studiu glykoproteinů
MetodaPoužití
Schiffovo barvení kyselinou jodistouDetekuje glykoproteiny jako růžové pruhy poté elektroforetický oddělení.
Inkubace kultivovaných buněk s glykoproteiny jako radioaktivní rozpad kapelVede k detekci radioaktivního cukru po elektroforetické separaci.
Léčba vhodným způsobem endo- nebo exoglykosidáza nebo fosfolipázyVýsledné posuny v elektroforetické migraci pomáhají rozlišovat mezi proteiny s vazbami N-glykan, O-glykan nebo GPI a také mezi vysokými manóza a komplexní N-glykany.
Agaróza -lektin sloupcová chromatografie, lektinová afinitní chromatografieK čištění glykoproteinů nebo glykopeptidů, které vážou konkrétní použitý lektin.
Lektin afinitní elektroforézaVýsledné posuny v elektroforetické migraci pomáhají rozlišovat a charakterizovat glykoformy, tj. varianty glykoproteinu lišící se sacharidem.
Kompoziční analýza po kyselině hydrolýzaIdentifikuje cukry, které glykoprotein obsahuje, a jejich stechiometrii.
Hmotnostní spektrometriePoskytuje informace o molekulová hmotnost, složení, sekvence a někdy rozvětvení glykanového řetězce. Lze jej také použít pro profilování glykosylace specifické pro daný web.[12]
NMR spektroskopieK identifikaci specifických cukrů, jejich sekvence, vazeb a anomerní povahy glykosidového řetězce.
Víceúhlový rozptyl světlaVe spojení s vylučovací chromatografií, UV / Vis absorpcí a diferenciální refraktometrií poskytuje informace o molekulová hmotnost, poměr protein-sacharid, stav agregace, velikost a někdy i rozvětvení 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.
Duální polarizační interferometrieMěří mechanismy, na nichž jsou založeny biomolekulární interakce, včetně reakčních rychlostí, afinit a souvisejících konformační změny.
Methylace (vazební) analýzaK určení vazby mezi cukry.
Aminokyselina nebo cDNA sekvenováníStanovení aminokyselinové sekvence.

Viz také

Poznámky a odkazy

  1. ^ Ruddock, L. W .; Molinari, M. (2006). „Zpracování N-glykanu při kontrole kvality ER“. Journal of Cell Science. 119 (21): 4373–4380. doi:10.1242 / jcs.03225. PMID  17074831.
  2. ^ Funakoshi Y, Suzuki T (leden 2009). „Glykobiologie v cytosolu: hořká stránka sladkého světa“. Biochim. Biophys. Acta. 1790 (2): 81–94. doi:10.1016 / j.bbagen.2008.09.009. PMID  18952151.
  3. ^ Gw, Hart (27. října 2014). „Tři desetiletí výzkumu O-GlcNAcylace - hlavní senzor živin, který reguluje signalizaci, transkripci a buněčný metabolismus“. Hranice v endokrinologii. PMID  25386167. Citováno 1. června 2020.
  4. ^ Stepper, Judith; Shastri, Shilpa; Loo, Trevor S .; Preston, Joanne C .; Novak, Petr; Muž, Petr; Moore, Christopher H .; Havlíček, Vladimír; Patchett, Mark L. (18. ledna 2011). „CysteineS-glykosylace, nová posttranslační modifikace nalezená v glykopeptidových bakteriocinu“. FEBS Dopisy. 585 (4): 645–650. doi:10.1016 / j.febslet.2011.01.023. ISSN  0014-5793. PMID  21251913.
  5. ^ A b C Robert K. Murray, Daryl K. Granner a Victor W. Rodwell: „Harper's Illustrated Biochemistry 27th Ed.“, McGraw – Hill, 2006
  6. ^ Klasifikace glykanu SIGMA
  7. ^ Theerasilp S, Kurihara Y (srpen 1988). "Kompletní čištění a charakterizace chuťově upravujícího proteinu, miraculinu, ze zázračného ovoce". J. Biol. Chem. 263 (23): 11536–9. PMID  3403544.
  8. ^ Pritchard, Laura K .; Vasiljevic, Snezana; Ozorowski, Gabriel; Seabright, Gemma E .; Cupo, Albert; Ringe, Rajesh; Kim, Helen J .; Sanders, Rogier W .; Doores, Katie J. (16. června 2015). „Strukturální omezení určují glykosylaci trimérů obálek HIV-1“. Zprávy buněk. 11 (10): 1604–1613. doi:10.1016 / j.celrep.2015.05.017. ISSN  2211-1247. PMC  4555872. PMID  26051934.
  9. ^ Pritchard, Laura K .; Spencer, Daniel I.R .; Royle, Louise; Bonomelli, Camille; Seabright, Gemma E .; Behrens, Anna-Janina; Kulp, Daniel W .; Menis, Sergey; Krumm, Stefanie A. (24. června 2015). „Glykanové shlukování stabilizuje manózovou náplast HIV-1 a zachovává zranitelnost vůči široce neutralizujícím protilátkám“. Příroda komunikace. 6: 7479. Bibcode:2015NatCo ... 6.7479P. doi:10.1038 / ncomms8479. PMC  4500839. PMID  26105115.
  10. ^ Behrens, Anna-Janina; Vasiljevic, Snezana; Pritchard, Laura K .; Harvey, David J .; Andev, Rajinder S .; Krumm, Stefanie A .; Struwe, Weston B .; Cupo, Albert; Kumar, Abhinav (10. března 2016). „Složení a antigenní účinky jednotlivých glykanových stránek trimerního glykoproteinu na obálce HIV-1“. Zprávy buněk. 14 (11): 2695–2706. doi:10.1016 / j.celrep.2016.02.058. ISSN  2211-1247. PMC  4805854. PMID  26972002.
  11. ^ Crispin, Max; Doores, Katie J. (1. dubna 2015). „Cílení na glykany odvozené od hostitele na obalené viry pro návrh vakcíny založené na protilátkách“. Aktuální názor na virologii. Virová patogeneze • Preventivní a terapeutické vakcíny. 11: 63–69. doi:10.1016 / j.coviro.2015.02.002. PMC  4827424. PMID  25747313.
  12. ^ A b C Maverakis E, Kim K, Shimoda M, Gershwin M, Patel F, Wilken R, Raychaudhuri S, Ruhaak LR, Lebrilla CB (2015). „Glykany v imunitním systému a změněná glykanová teorie autoimunity“. J Autoimmun. 57 (6): 1–13. doi:10.1016 / j.jaut.2014.12.002. PMC  4340844. PMID  25578468.
  13. ^ Dell A (2001). "Stanovení glykoproteinové struktury hmotnostní spektrometrií". Věda. 291 (5512): 2351–2356. Bibcode:2001Sci ... 291.2351D. doi:10.1126 / science.1058890. ISSN  0036-8075. PMID  11269315.

externí odkazy