Valgu tüüpide glükosüülimine, protsess ja funktsioonid



The valgu glükosüülimine on translatsioonijärgne modifikatsioon, mis seisneb lineaarsete või hargnenud ahelaga oligosahhariidahelate lisamises valgule. Saadud glükoproteiinid on üldiselt sekretoorse tee pinnavalgud ja valgud.

Glükosüülimine on üks levinumaid peptiidide modifikatsioone eukarüootsete organismide seas, kuid on ilmnenud, et seda esineb ka mõnedes araakide ja bakterite liikides..

Eukarüootides toimub see mehhanism endoplasmaatilise retiikulumi (ER) ja Golgi kompleksi vahel, kusjuures erinevate ensüümide sekkumine on seotud nii regulatiivsete protsessidega kui ka kovalentsete valkude ja oligosahhariidsidemete moodustumisega..

Indeks

  • 1 Glükolatsiooni tüübid
    • 1,1 N-glükosüülimine
    • 1.2 O-glükosüülimine
    • 1,3 C-mannosüülimine
    • 1.4 Glipatsioon (inglise keeles "Glypiation")
  • 2 Protsess
    • 2.1 Eukarüootides
    • 2.2 Prokarüootides
  • 3 Funktsioonid
    • 3.1 Tähtsus
  • 4 Viited

Glükolatsiooni tüübid

Sõltuvalt oligosahhariidi seondumiskohast valgule võib glükosüülimist klassifitseerida nelja tüüpi:

N-glükosüülimine

See on kõige levinum ja esineb siis, kui oligosahhariidid seonduvad asparagiinijääkide amiidirühma lämmastikuga Asn-X-Ser / Thr motiivis, kus X võib olla mis tahes aminohape peale proliini..

O-glükosüülimine

Kui süsivesikud seostuvad seriini, treoniini, hüdroksüüliini või türosiini hüdroksüülrühmaga. See on vähem levinud modifikatsioon ja näideteks on valgud, nagu kollageen, glükoforiin ja muciinid.

C-manilatsioon

See koosneb mannoosijäägi lisamisest, mis seondub valguga C-C sidemega indoolrühma C2-ga trüptofaani jääkides.

Glipiación (inglise keelest)Glypiation ")

Polüsahhariid toimib silda, mis seob valgu glükosüülfosfatidüülinositooli (GPI) ankruga membraanis..

Protsess

Eukarüootides

The N-glükosüülimine on üksikasjalikumalt uuritud. Imetajarakkudes algab protsess töötlemata ER-s, kus eelnevalt valmistatud polüsahhariid seondub valkudega, kui nad ribosoomidest välja tulevad.

Nimetatud polüsahhariidi prekursor koosneb 14 suhkru jäägist, nimelt: 3 glükoosi (Glc), 9 mannoosi (Man) ja 2 N-atsetüülglükosamiini (GlcNAc) jääki.

See prekursor on tavaline taimedes, loomades ja ühikulistes eukarüootsetes organismides. See on seotud membraaniga tänu seosele dolichoolmolekuliga, mis on ER membraanis sisalduv isoprenoid-lipiid..

Pärast selle sünteesi kannab oligosahhariid oligosahhari-transferaasi ensüümikompleksi poolt translatsiooni ajal asparagiinijäägile, mis sisaldub proteiini tri-peptiidse Asn-X-Ser / Thr järjestuses..

Kolme Glc jäägi oligosahhariidi otsas toimivad signaali selle õige sünteesi jaoks ja need lõigatakse koos ühe Mani jäägiga enne, kui valk viiakse Golgi seadmesse edasiseks töötlemiseks..

Golgi seadmega seotud oligosahhariidide osi, mis on seotud glükoproteiinidega, saab modifitseerida, lisades galaktoosi jääke, siaalhapet, fukoosi ja paljusid teisi, mis annab palju suurema mitmekesisuse ja keerukusega ahelad.

Glükosüülimisprotsesside läbiviimiseks vajalik ensümaatiline masin hõlmab mitmeid glükosüültransferaase suhkru lisamiseks, nende eemaldamiseks glükosiidideks ja erinevateks nukleotiidsuhkru vedajateks substraatidena kasutatavate jäätmete jaoks..

Prokarüootides

Bakteritel ei ole rakusiseseid membraanisüsteeme, mistõttu algse oligosahhariidi moodustumine (ainult 7 jäägist) toimub plasmamembraani tsütosoolsel poolel..

See prekursor sünteesitakse lipiidil, mis seejärel translatsiooni ATP-sõltuva flipase poolt periplasmaatilisse ruumi, kus toimub glükosüülimine.

Teine oluline erinevus eukarüootide ja prokarüootide glükosüülimise vahel on see, et bakteriaalne oligosahhariid (oligosakarüültransferaas) transferaasi ensüüm võib viia suhkrujäägid juba volditud valkude vabadesse osadesse, mitte nii, nagu ribosoomid neid transleerivad..

Lisaks ei ole see ensüümi tuvastav peptiidmotiiv sama eukarüootne tri-peptiidne järjestus.

Funktsioonid

The N-Glükoproteiinidega seotud oligosahhariidid on mitmel otstarbel. Näiteks nõuavad mõned valgud seda translatsioonijärgset modifikatsiooni, et saavutada nende struktuuri piisav voltimine.

Teiste jaoks tagab see stabiilsuse, vältides proteolüütilist lagunemist või kuna see osa on vajalik selle bioloogilise funktsiooni täitmiseks.

Kuna oligosahhariididel on tugev hüdrofiilne olemus, muudab nende kovalentne lisamine valgule tingimata nende polaarsust ja lahustuvust, mis võib olla funktsionaalselt asjakohane..

Pärast membraanvalkudega kinnitamist on oligosahhariidid väärtuslikud infokandjad. Nad osalevad signaalimise, kommunikatsiooni, äratundmise, migratsiooni ja raku adhesiooni protsessides.

Neil on oluline roll vere hüübimises, paranemises ja immuunvastuses, samuti valgu kvaliteedikontrolli töötlemises, mis sõltub glükaanidest ja on raku jaoks hädavajalik..

Olulisus

Inimeste valkude glükosüleerimisega on seotud vähemalt 18 geneetilist haigust, millest mõned on seotud kehva füüsilise ja vaimse arenguga, samas kui teised võivad olla surmavad.

Glükosüülimise haigustega seotud avastuste arv on kasvamas, eriti lastel. Paljud neist häiretest on kaasasündinud ja on seotud defektidega, mis on seotud oligosahhariidi moodustumise algstaadiumidega või nendes protsessides osalevate ensüümide reguleerimisega..

Kuna suur osa glükosüülitud valkudest moodustavad glükokalüsi, on kasvav huvi kontrollida, et glükosüülimisprotsessides esinevad mutatsioonid või muutused võivad olla seotud kasvajarakkude mikrokeskkonna muutumisega ja sellega soodustada selle progresseerumist. kasvajad ja metastaaside teke vähihaigetel.

Viited

  1. Aebi, M. (2013). N-seotud valgu glükosüülimine ER-s. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C. E. (1999). Valgu glükosüülimine arengus ja haigus. BioEsseys, 21(5), 412-421.
  3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molekulaarrakkude bioloogia (5. väljaanne). Freeman, W. H. & Company.
  4. Luckey, M. (2008). Membraanistruktuuri bioloogia: biokeemiliste ja biofüüsiliste aluste abil. Cambridge'i ülikooli press. Välja otsitud aadressilt www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningeri biokeemia põhimõtted. Omega väljaanded (5. väljaanne).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Valgu glükosüülimine bakterites: magusam kui kunagi varem. Mikrobioloogia, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., ja Marth, J. D. (2006). Glükosüülimine tervise ja haiguste rakumehhanismides. Cell, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R. G. (2002). Valgu glükosüülimine: glükopeptiidsidemete olemus, levik, ensümaatiline moodustumine ja haiguse mõju. Glükobioloogia, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., ja Cummings, R. D. (2015). Valgu glükosüülimine vähkkasvaja. Iga-aastane ülevaade patoloogiast: haiguste mehhanismid, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Taimsete valkude glükosüülimine. Glükobioloogia, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Valgu kokkuklapitavad glükosüülimisega suunatud kvaliteedikontroll. Loodus Arvamused Molekulaarrakkude bioloogia, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Golgosatsiooni kvaliteedikontroll Golgi struktuuri järgi. Journal of Molecular Biology, 428(16), 3183-3193.