Glycosylation ประเภทโปรตีนกระบวนการและฟังก์ชั่น

glycosylation โปรตีน เป็นการดัดแปลงหลังการแปลซึ่งประกอบด้วยการเติมโอลิโกแซ็กคาไรด์เชิงเส้นหรือกิ่งก้านลงในโปรตีน glycoproteins ที่ได้นั้นเป็นโปรตีนผิวหน้าและโปรตีนของเส้นทางการหลั่ง.

Glycosylation เป็นหนึ่งในการดัดแปลงเปปไทด์ที่พบมากที่สุดในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต แต่มันก็แสดงให้เห็นว่าเกิดขึ้นในบางชนิดของ Archaea และแบคทีเรีย.

ในยูคาริโอตกลไกนี้เกิดขึ้นระหว่าง endoplasmic reticulum (ER) และ Golgi complex โดยการแทรกแซงของเอ็นไซม์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการกำกับดูแลและในการก่อตัวของโควาเลนต์โปรตีน + พันธบัตร oligosaccharide.

ดัชนี

• glycolisation 1 ประเภท
  • 1.1 N-glycosylation
  • 1.2 O-glycosylation
  • 1.3 C-mannosylation
  • 1.4 Glipiation (จากภาษาอังกฤษ "Glypiation")
• 2 กระบวนการ
  • 2.1 ในยูคาริโอต
  • 2.2 ในโปรคาริโอต
• 3 ฟังก์ชั่น
  • 3.1 ความสำคัญ
• 4 อ้างอิง

ประเภทของ glycolisation

oligosaccharide กับโปรตีนนั้น glycosylation สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท:

ยังไม่มีข้อความ-glycosylation

มันเป็นเรื่องธรรมดาที่สุดของทั้งหมดและเกิดขึ้นเมื่อ oligosaccharides ผูกกับไนโตรเจนของกลุ่ม amide ของ asparagine ตกค้างในแม่ลาย Asn-X-Ser / Thr ซึ่ง X สามารถกรดอะมิโนใด ๆ ยกเว้น proline.

O-glycosylation

เมื่อคาร์โบไฮเดรตจับกับกลุ่มไฮดรอกซิลซีรีน ธ รีโอนีนไฮดรอกซีอะลีนหรือไทโรซีน มันเป็นการดัดแปลงที่พบได้น้อยกว่าและตัวอย่างก็คือโปรตีนเช่นคอลลาเจน, ไกลโคโปรตีนและเมือก.

C-mannosylation

มันประกอบไปด้วยการเพิ่ม mannose ตกค้างที่ถูกผูกไว้กับโปรตีนโดยพันธะ C-C กับ C2 ของกลุ่มอินโดลในทริปโตเฟนตกค้าง.

Glipiación (จากภาษาอังกฤษ "Glypiation ")

โพลีแซคคาไรด์ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมโปรตีนไปยังจุดยึด glycosylphosphatidylinositol (GPI) ในเยื่อหุ้มเซลล์.

กระบวนการ

ในยูคาริโอต

ยังไม่มีข้อความ-glycosylation เป็นสิ่งที่ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดยิ่งขึ้น ในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกระบวนการเริ่มต้นใน ER ที่ขรุขระซึ่งโพลีแซคคาไรด์ preformed จับกับโปรตีนเมื่อพวกเขาโผล่ออกมาจากไรโบโซม.

สารตั้งต้น polysaccharide กล่าวประกอบด้วย 14 น้ำตาลตกค้าง: 3 กลูโคส (Glc), 9 mannose (Man) และ 2 N-acetyl glucosamine (GlcNAc) ตกค้าง.

สารตั้งต้นนี้พบได้ทั่วไปในพืชสัตว์และสิ่งมีชีวิตยูคาริโอติกที่มีเซลล์เดียว มันเชื่อมโยงกับเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยการเชื่อมโยงกับโมเลกุล dolichol ซึ่งเป็นไขมัน isoprenoid ที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้ม ER.

หลังจากการสังเคราะห์ oligosaccharide จะถูกถ่ายโอนโดย oligosacaryltransferase เอนไซม์ที่ซับซ้อนไปยัง asparagine ตกค้างรวมอยู่ในลำดับ tri-peptidic Asn-X-Ser / Thr ของโปรตีนในขณะที่มันถูกแปล.

Glc ทั้งสามตกค้างที่ส่วนท้ายของ oligosaccharide ทำหน้าที่เป็นสัญญาณสำหรับการสังเคราะห์ที่ถูกต้องและพวกเขาจะถูกนำไปรวมกับหนึ่งในสารตกค้างของมนุษย์ก่อนที่จะนำโปรตีนไปยังเครื่อง Golgi เพื่อดำเนินการเพิ่มเติม.

ครั้งหนึ่งในเครื่องมือ Golgi, oligosaccharide ส่วนที่ถูกผูกไว้กับ glycoproteins สามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มของกาแลคโตสตกค้างกรดเซียลิก, ฟูเซียและอื่น ๆ อีกมากมายซึ่งทำให้โซ่ของความหลากหลายและความซับซ้อนมากขึ้น.

เครื่องจักรเอนไซม์ที่จำเป็นในการทำกระบวนการ glycosylation ประกอบด้วย glycosyltransferases จำนวนมากสำหรับการเติมน้ำตาล, glycosidases สำหรับการกำจัดของพวกเขา, และการขนส่งนิวคลีโอไทด์น้ำตาลชนิดต่าง ๆ เพื่อการสนับสนุนของเสียที่ใช้เป็นสารตั้งต้น.

ในโปรคาริโอต

แบคทีเรียไม่มีระบบเยื่อหุ้มเซลล์ดังนั้นการก่อตัวของ oligosaccharide เริ่มต้น (จากเพียง 7 ตกค้าง) เกิดขึ้นที่ด้านไซโตทอลิกของเยื่อหุ้มพลาสมา.

สารตั้งต้นนี้ถูกสังเคราะห์บนไขมันที่ถูก translocated จาก ATT-flipase ที่ขึ้นกับพื้นที่ periplasmic ซึ่งเกิด glycosylation.

ความแตกต่างที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งระหว่าง glycosylation ของยูคาริโอตและโปรคาริโอตคือแบคทีเรียโอลิโกแซคคาไรด์ (oligosacaryltransferase) เอนไซม์ transferase สามารถถ่ายโอนน้ำตาลตกค้างไปยังส่วนที่ว่างของโปรตีนที่พับแล้ว.

นอกจากนี้แรงกระตุ้นของเปปไทด์ที่รับรู้ว่าเอนไซม์นี้ไม่ได้เป็นลำดับยูคาริโอติกไตร peptidic เดียวกัน.

ฟังก์ชั่น

ยังไม่มีข้อความ-Oligosaccharides ที่เชื่อมโยงกับ glycoproteins ทำหน้าที่หลายอย่าง ตัวอย่างเช่นโปรตีนบางตัวต้องการการดัดแปลงหลังการแปลเพื่อให้เกิดการพับโครงสร้างที่เพียงพอ.

สำหรับคนอื่นมันให้ความเสถียรไม่ว่าจะโดยการหลีกเลี่ยงการย่อยสลายของโปรตีนหรือเพราะส่วนนี้มีความจำเป็นต่อการทำหน้าที่ทางชีวภาพ.

เนื่องจากโอลิโกแซคคาไรด์มีธรรมชาติที่ชอบน้ำมากการเพิ่มโควาเลนต์ของโปรตีนจึงจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนขั้วและการละลายของพวกมันซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับหน้าที่.

โอลิโกแซ็กคาไรด์เมื่อติดกับโปรตีนเมมเบรนโปรตีนเป็นผู้ให้บริการข้อมูลที่มีค่า พวกเขามีส่วนร่วมในกระบวนการของการส่งสัญญาณการสื่อสารการรับรู้การโยกย้ายและการยึดเกาะของเซลล์.

พวกเขามีบทบาทสำคัญในการแข็งตัวของเลือดการรักษาและการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันเช่นเดียวกับในการประมวลผลของการควบคุมคุณภาพโปรตีนซึ่งขึ้นอยู่กับ glycans และที่ขาดไม่ได้สำหรับเซลล์.

ความสำคัญ

อย่างน้อย 18 โรคทางพันธุกรรมมีการเชื่อมโยงกับ glycosylation ของโปรตีนในมนุษย์ซึ่งบางส่วนเกี่ยวข้องกับการพัฒนาทางร่างกายและจิตใจที่ไม่ดีในขณะที่คนอื่นอาจเป็นอันตรายถึงชีวิต.

มีการค้นพบจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับโรค glycosylation โดยเฉพาะในผู้ป่วยเด็ก ความผิดปกติหลายอย่างมีมา แต่กำเนิดและเกี่ยวข้องกับข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับระยะเริ่มต้นของการก่อตัวของโอลิโกแซ็กคาไรด์หรือการควบคุมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการเหล่านี้.

เนื่องจากส่วนใหญ่ของโปรตีน glycosylated ประกอบ glycocalyx มีความสนใจเพิ่มขึ้นในการตรวจสอบว่าการกลายพันธุ์หรือการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการ glycosylation สามารถเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของ microenvironment ของเซลล์มะเร็งและด้วยสิ่งนี้ส่งเสริมความก้าวหน้าของ เนื้องอกและการพัฒนาของการแพร่กระจายในผู้ป่วยมะเร็ง.

การอ้างอิง

1. Aebi, M. (2013) โปรตีน glycosylation เชื่อมโยง N ใน ER. Biochimica และ Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
2. Dennis, J. W. , Granovsky, M. , & Warren, C. E. (1999) โปรตีน glycosylation ในการพัฒนาและโรค. BioEssays, 21(5), 412-421.
3. Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, C.A. , Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , ... มาร์ติน, K. (2003). ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์ (ฉบับที่ 5) ฟรีแมน W. W. & บริษัท.
4. ลัคกี้, M. (2008). ชีววิทยาโครงสร้างของเมมเบรน: ด้วยพื้นฐานทางชีวเคมีและชีวฟิสิกส์. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สืบค้นจาก www.cambrudge.org/9780521856553
5. Nelson, D. L. , & Cox, M. M. (2009). หลักการทางชีวเคมีของ Lehninger. รุ่นโอเมก้า (ฉบับที่ 5).
6. Nothaft, H. , & Szymanski, C. M. (2010) โปรตีน glycosylation ในแบคทีเรีย: หวานกว่าที่เคย. จุลชีววิทยารีวิวธรรมชาติ, 8(11), 765-778.
7. Ohtsubo, K. , & Marth, J. D. (2006) Glycosylation ในกลไกเซลล์ของสุขภาพและโรค. เซลล์, 126(5), 855-867.
8. Spiro, R. G. (2002) glycosylation โปรตีน: ธรรมชาติการกระจายการก่อตัวของเอนไซม์และความหมายของโรคของพันธะ glycopeptide. glycobiology, 12(4), 43R-53R.
9. Stowell, S.R. , Ju, T. , & Cummings, R. D. (2015) โปรตีนไกลโคซิเลชันในมะเร็ง. ทบทวนประจำปีของพยาธิวิทยา: กลไกของโรค, 10(1), 473-510.
10. Strasser, R. (2016) glycosylation โปรตีนพืช. glycobiology, 26(9), 926-939.
11. Xu, C. , & Ng, D. T. W. (2015) การควบคุมคุณภาพแบบไกลโคซิเลชั่นของการพับโปรตีน. รีวิวธรรมชาติชีววิทยาเซลล์โมเลกุล, 16(12), 742-752.
12. จาง, X. , & Wang, Y. (2016) การควบคุมคุณภาพไกลโคซิเลชันโดยโครงสร้าง Golgi. วารสารอณูชีววิทยา, 428(16), 3183-3193.