Гликопротеин - Glycoprotein

N-связанное гликозилирование белков (N-гликозилирование N-гликанов) по остаткам Asn (мотивы Asn-x-Ser / Thr) в гликопротеинах.

Гликопротеины - это белки, которые содержат олигосахаридные цепи ( гликаны ), ковалентно связанные с боковыми цепями аминокислот . Углеводов присоединен к белку в котрансляционной или посттрансляционной модификации . Этот процесс известен как гликозилирование . Секретируемые внеклеточные белки часто гликозилированы.

В белках, которые имеют сегменты, простирающиеся вне клетки, внеклеточные сегменты также часто гликозилированы. Гликопротеины также часто являются важными интегральными мембранными белками , где они играют роль в межклеточных взаимодействиях. Важно отличать гликозилирование секреторной системы на основе эндоплазматического ретикулума от обратимого цитозольно-ядерного гликозилирования. Гликопротеины цитозоля и ядра можно модифицировать посредством обратимого добавления одного остатка GlcNAc, который считается реципрокным фосфорилированию, и их функции, вероятно, будут дополнительным регуляторным механизмом, который контролирует передачу сигналов на основе фосфорилирования. Напротив, классическое секреторное гликозилирование может быть структурно важным. Например, ингибирование аспарагин-связанного, то есть N-связанного, гликозилирования может препятствовать правильной укладке гликопротеина, а полное ингибирование может быть токсичным для отдельной клетки. Напротив, нарушение процессинга гликанов (ферментативное удаление / добавление остатков углеводов к гликану), которое происходит как в эндоплазматическом ретикулуме, так и в аппарате Гольджи , является незаменимым для изолированных клеток (о чем свидетельствует выживаемость с ингибиторами гликозидов), но может привести к человеческому развитию. заболевание (врожденные нарушения гликозилирования) и может быть летальным в моделях на животных. Следовательно, вероятно, что тонкий процессинг гликанов важен для эндогенных функций, таких как перенос клеток, но это, вероятно, было вторичным по отношению к его роли во взаимодействиях хозяин-патоген. Знаменитым примером этого последнего эффекта является система групп крови ABO .

Также известно, что гликозилирование происходит на нуклеоцитоплазматических белках в форме O -GlcNAc .

Типы гликозилирования

Существует несколько типов гликозилирования, хотя первые два являются наиболее распространенными.

Моносахариды

Восемь сахаров, обычно содержащихся в гликопротеинах.

Моносахариды, обычно обнаруживаемые в гликопротеинах эукариот, включают:

Основные сахара, содержащиеся в гликопротеинах человека
Сахар Тип Сокращенное название
β-D-глюкоза Гексоза Glc
β-D-галактоза Гексоза Гал
β-D-манноза Гексоза мужчина
α-L-фукоза Дезоксигексоза Fuc
N-ацетилгалактозамин Аминогексоза GalNAc
N-ацетилглюкозамин Аминогексоза GlcNAc
N-ацетилнейраминовая кислота Аминононулозоновая кислота
( сиаловая кислота )
NeuNAc
Ксилоза Пентоза Ксил

Группа (группы) сахаров может способствовать сворачиванию белков , улучшать стабильность белков и участвовать в передаче сигналов в клетке.

Примеры

Одним из примеров гликопротеинов, обнаруженных в организме, являются муцины , которые секретируются слизью дыхательных и пищеварительных трактов. Сахара, присоединенные к муцинам, придают им значительную водоудерживающую способность, а также делают их устойчивыми к протеолизу пищеварительными ферментами.

Гликопротеины важны для распознавания лейкоцитов . Примеры гликопротеинов в иммунной системе :

H антиген антигенов совместимости крови ABO. Другие примеры гликопротеинов включают:

  • гонадотропины (лютеинизирующий гормон фолликулостимулирующий гормон)
  • гликопротеин IIb / IIIa , интегрин, обнаруженный на тромбоцитах, который необходим для нормальной агрегации тромбоцитов и прикрепления к эндотелию .
  • компоненты пеллюцида , которая окружает яйцеклетку , и имеет важное значение для спермы взаимодействия -egg.
  • структурные гликопротеины, которые встречаются в соединительной ткани . Они помогают связывать воедино волокна, клетки и основное вещество соединительной ткани . Они также могут помочь компонентам ткани связываться с неорганическими веществами, такими как кальций в кости .
  • Гликопротеин-41 ( gp41 ) и гликопротеин-120 ( gp120 ) являются белками оболочки вируса ВИЧ.

Растворимые гликопротеины часто имеют высокую вязкость , например, в яичном белке и плазме крови .

  • Миракулин , представляет собой гликопротеин , извлеченный из магического фрукта с ягодой , который изменяет рецепторы языка человека распознавать кислые продукты , как сладкие.

Различные поверхностные гликопротеины позволяют паразиту трипаносомы сонной болезни избежать иммунного ответа хозяина.

Спайк вируса иммунодефицита человека сильно гликозилирован. Примерно половина массы спайка приходится на гликозилирование, и гликаны действуют, ограничивая распознавание антител, поскольку гликаны собираются клеткой-хозяином и, таким образом, в значительной степени являются «самими». Со временем у некоторых пациентов могут развиваться антитела для распознавания гликанов ВИЧ, и почти все так называемые «широко нейтрализующие антитела» (bnAbs) распознают некоторые гликаны. Это возможно главным образом потому, что необычно высокая плотность гликанов препятствует нормальному созреванию гликанов, и поэтому они оказываются в ловушке преждевременного, высокоманнозного состояния. Это дает окно для иммунного распознавания. Кроме того, поскольку эти гликаны гораздо менее изменчивы, чем лежащий в основе белок, они стали многообещающими мишенями для разработки вакцины.

Гормоны

Гормоны , являющиеся гликопротеинами, включают:

Различие между гликопротеинами и протеогликанами

Цитата из рекомендаций ИЮПАК:

Гликопротеин - это соединение, содержащее углевод (или гликан), ковалентно связанный с белком. Углевод может быть в форме моносахарида, дисахарида (ов). олигосахарид (ы), полисахарид (ы) или их производные (например, сульфо- или фосфозамещенные). Могут присутствовать одна, несколько или много углеводных единиц. Протеогликаны представляют собой подкласс гликопротеинов, в которых углеводные единицы представляют собой полисахариды, содержащие аминосахара. Такие полисахариды также известны как гликозаминогликаны.

Функции

Некоторые функции выполняют гликопротеины
Функция Гликопротеины
Структурная молекула Коллагены
Смазка и защитное средство Муцины
Транспортная молекула Трансферрин , церулоплазмин
Иммунологическая молекула Иммуноглобулины , антигены гистосовместимости
Гормон Человеческий хорионический гонадотропин (ХГЧ), тиреотропный гормон (ТТГ)
Фермент Различные, например, щелочная фосфатаза , пататин
Сайт распознавания прикрепления клеток Различные белки , участвующие в межклеточной (например, сперма - ооцита ), вирус-клетка, бактерии-клетки, и гормонально-клеточных взаимодействий
Антифриз протеин Некоторые белки плазмы холодноводных рыб
Взаимодействовать с определенными углеводами Лектины , селектины (лектины клеточной адгезии), антитела
Рецептор Различные белки, участвующие в действии гормонов и лекарств
Влияет на сворачивание определенных белков Калнексин , кальретикулин
Регулирование развития Notch и его аналоги, ключевые белки в разработке
Гемостазтромбоз ) Специфические гликопротеины на поверхностных мембранах тромбоцитов

Анализ

Для обнаружения, очистки и структурного анализа гликопротеинов используются различные методы.

Некоторые важные методы, используемые для изучения гликопротеинов
Метод Использовать
Окрашивание периодической кислотой по Шиффу Обнаруживает гликопротеины в виде розовых полос после электрофоретического разделения.
Инкубация культивируемых клеток с гликопротеинами в качестве полос радиоактивного распада Приводит к обнаружению радиоактивного сахара после электрофоретического разделения.
Лечение соответствующей эндо- или экзогликозидазой или фосфолипазами Результирующие сдвиги в электрофоретической миграции помощью различать белки с N-гликаны, O-гликанами, или GPI связями , а также между высоким маннозом и сложными N-гликанами.
Агарозном - лектин колоночная хроматография , лектин аффинной хроматографии Для очистки гликопротеинов или гликопептидов, связывающих конкретный используемый лектин.
Электрофорез сродства лектина Результирующие сдвиги в электрофоретической миграции помогают различать и охарактеризовать гликоформы , то есть варианты гликопротеина, различающиеся по углеводам.
Составной анализ после кислотного гидролиза Определяет сахара, которые содержит гликопротеин, и их стехиометрию.
Масс-спектрометрии Предоставляет информацию о молекулярной массе , составе, последовательности, а иногда и разветвлении гликановой цепи. Его также можно использовать для профилирования сайт-специфичного гликозилирования.
ЯМР-спектроскопия Для определения конкретных сахаров, их последовательности, связей и аномерной природы гликозидной цепи.
Многоугловое рассеяние света В сочетании с эксклюзионной хроматографией, абсорбцией в УФ / видимом диапазоне и дифференциальной рефрактометрией предоставляет информацию о молекулярной массе , соотношении белок-углевод, состоянии агрегации, размере и иногда разветвлении гликановой цепи. В сочетании с градиентным анализом состава анализирует само- и гетероассоциацию для определения аффинности и стехиометрии связывания с белками или углеводами в растворе без мечения.
Двойная поляризационная интерферометрия Измеряет механизмы, лежащие в основе биомолекулярных взаимодействий, включая скорость реакции, сродство и связанные с ними конформационные изменения .
Анализ метилирования (связывания) Чтобы определить связь между сахарами.
Секвенирование аминокислот или кДНК Определение аминокислотной последовательности.

Смотрите также

Примечания и ссылки

внешние ссылки