Tautkan karakteristik, tipe, dan nomenklatur glikosidik



itu ikatan glikosidik adalah ikatan kovalen yang terjadi antara gula (karbohidrat) dan molekul lain, yang mungkin merupakan monosakarida lain atau molekul lain dari alam yang berbeda. Tautan ini memungkinkan adanya beberapa komponen fundamental untuk kehidupan, tidak hanya dalam pembentukan bahan bakar cadangan dan elemen struktural, tetapi juga molekul transportasi informasi yang penting untuk komunikasi seluler.

Pembentukan polisakarida tergantung terutama pada pembentukan ikatan glikosidik antara alkohol bebas atau gugus hidroksil dari unit monosakarida individu.

Namun, beberapa polisakarida kompleks mengandung gula yang dimodifikasi yang terikat pada molekul atau kelompok kecil seperti amino, sulfat dan asetil melalui hubungan glikosidik, dan yang tidak perlu melibatkan pelepasan molekul air dengan reaksi kondensasi. Modifikasi-modifikasi ini sangat umum pada glycans yang ada dalam matriks ekstraseluler atau glycocalyx.

Ikatan glikosidik terjadi dalam berbagai konteks seluler, di antaranya penyatuan kelompok kepala polar dari beberapa sphingolipid, konstituen esensial dari membran sel banyak organisme, dan pembentukan glikoprotein dan proteoglikan..

Polisakarida penting seperti selulosa, kitin, agar, glikogen dan pati tidak akan mungkin terjadi tanpa ikatan glikosidik. Demikian juga, glikosilasi protein, yang terjadi di retikulum endoplasma dan di kompleks Golgi, sangat penting untuk aktivitas banyak protein..

Banyak fungsi oligo dan polisakarida sebagai cadangan glukosa, sebagai komponen struktural atau sebagai perekat untuk pengikatan sel dalam jaringan..

Hubungan antara ikatan glikosidik dalam oligosakarida analog dengan ikatan peptida dalam polipeptida dan dengan ikatan fosfodiester dalam polinukleotida, dengan perbedaan bahwa dalam ikatan glikosidik terdapat perbedaan yang lebih besar..

Indeks

  • 1 Karakteristik
    • 1.1 Pembentukan ikatan glikosidik
    • 1.2 Hidrolisis ikatan glikosidik
    • 1.3 Keragaman
  • 2 Jenis
    • 2.1 Ikatan O-glikosidik
    • 2.2 ikatan N-glikosidik
    • 2.3 Jenis lain dari ikatan glikosidik
  • 3 Nomenklatur
  • 4 Referensi

Fitur

Ikatan glikosidik jauh lebih bervariasi daripada analognya dalam protein dan asam nukleat, karena pada prinsipnya dua molekul gula dapat dihubungkan bersama dalam banyak cara, karena mereka memiliki beberapa gugus -OH yang dapat berpartisipasi dalam pelatihan dari tautan.

Selain itu, isomer monosakarida, yaitu, salah satu dari dua orientasi yang dapat dimiliki oleh gugus hidroksil dalam struktur siklik sehubungan dengan karbon anomerik, memberikan tingkat keragaman tambahan..

Isomer memiliki struktur tiga dimensi yang berbeda, serta aktivitas biologis yang berbeda. Selulosa dan glikogen terdiri dari unit D-glukosa yang diulang tetapi berbeda dalam jenis ikatan glikosidik (α1-4 untuk glikogen dan β1-4 untuk selulosa), dan oleh karena itu memiliki sifat dan fungsi yang berbeda.

Karena polipeptida memiliki polaritas dengan satu N- dan terminal C lainnya, dan polinukleotida memiliki ujung 5 'dan 3', oligo atau polisakarida memiliki polaritas yang ditentukan oleh ujung yang mengurangi dan tidak mengurangi..

Ujung pereduksi memiliki pusat anomer bebas yang tidak membentuk ikatan glikosidik dengan molekul lain, sehingga mempertahankan reaktivitas kimia aldehida..

Ikatan glikosidik adalah wilayah yang paling fleksibel dari gugus oligo atau polisakarida, karena konformasi struktural kursi monosakarida individu relatif kaku.

Pembentukan ikatan glikosidik

Ikatan glikosidik dapat mengikat dua molekul monosakarida melalui karbon anomerik satu dan gugus hidroksil lainnya. Yaitu, gugus hemiasetal dari satu gula bereaksi dengan gugus alkohol yang lain untuk membentuk asetal.

Secara umum, pembentukan ikatan ini terjadi oleh reaksi kondensasi, di mana molekul air dilepaskan dengan setiap ikatan yang terbentuk.

Namun, dalam beberapa reaksi, oksigen tidak meninggalkan molekul gula sebagai air, tetapi sebagai bagian dari kelompok difosfat nukleotida difosfat uridin..

Reaksi yang menimbulkan ikatan glikosidik dikatalisis oleh kelas enzim yang dikenal sebagai glikosiltransferase. Mereka terbentuk antara gula yang dimodifikasi secara kovalen dengan penambahan gugus fosfat atau nukleotida (Glukosa 6-fosfat, UDP-galaktosa, misalnya) yang mengikat rantai polimer yang tumbuh.

Hidrolisis ikatan glikosidik

Ikatan glikosidik dapat dengan mudah terhidrolisis di lingkungan yang sedikit asam, tetapi mereka menahan lingkungan yang cukup basa.

Hidrolisis enzimatik dari ikatan glikosidik dimediasi oleh enzim yang dikenal sebagai glikosidase. Banyak mamalia tidak memiliki enzim ini untuk degradasi selulosa, sehingga mereka tidak dapat mengekstraksi energi dari polisakarida ini, meskipun merupakan sumber penting serat.

Hewan pemamah biak seperti sapi, misalnya, memiliki bakteri yang terkait dengan ususnya yang menghasilkan enzim yang mampu mendegradasi selulosa yang mereka konsumsi, yang membuat mereka dapat mengambil keuntungan dari energi yang tersimpan dalam jaringan tanaman..

Enzim lisozim, diproduksi dalam air mata mata dan oleh beberapa virus bakteri, mampu menghancurkan bakteri berkat aktivitas hidrolitiknya, yang memutus ikatan glikosidik antara N-asetilglukosamin dan asam N-asetillamatamat dalam dinding sel bakteri.

Keanekaragaman

Oligosaccharides, polysaccharides atau glycans adalah molekul yang sangat beragam dan ini disebabkan oleh berbagai cara di mana monosaccharides dapat dihubungkan bersama untuk membentuk struktur-struktur dengan tingkat yang lebih tinggi.

Keragaman ini dimulai dari fakta, sebagaimana disebutkan di atas, bahwa gula memiliki gugus hidroksil yang memungkinkan daerah pengikatan yang berbeda, dan bahwa ikatan dapat terjadi antara dua stereoisomer yang mungkin berkenaan dengan karbon anomer gula (α atau β).

Ikatan glikosidik dapat terbentuk antara gula dan senyawa terhidroksilasi seperti alkohol atau asam amino.

Selain itu, monosakarida dapat membentuk dua ikatan glikosidik, sehingga dapat berfungsi sebagai titik cabang, memperkenalkan kompleksitas potensial dalam struktur glikans atau polisakarida dalam sel..

Jenis

Mengenai jenis ikatan glikosidik, dua kategori dapat dibedakan: ikatan glikosidik antara monosakarida yang membentuk oligo dan polisakarida, dan ikatan glikosidik yang terjadi pada glikoprotein atau glikolipid, yang merupakan protein atau lipid dengan porsi karbohidrat.

Ikatan O-glikosidik

Ikatan O-glikosidik terjadi antara monosakarida, dibentuk oleh reaksi antara gugus hidroksil dari satu molekul gula dan karbon anomerik dari molekul lain..

Disakarida adalah salah satu oligosakarida yang paling umum. Polisakarida memiliki lebih dari 20 unit monosakarida yang dihubungkan bersama secara linear dan kadang-kadang memiliki banyak cabang.

Dalam disakarida seperti maltosa, laktosa dan sukrosa, ikatan glikosidik yang paling umum adalah tipe O-glikosidik. Ikatan ini dapat terjadi antara karbon dan -OH dari bentuk isomer α atau β.

Pembentukan ikatan glikosidik dalam oligo dan polisakarida akan tergantung pada sifat stereokimia dari gula yang mengikat, serta pada jumlah atom karbonnya. Secara umum, untuk gula dengan 6 karbon, ikatan linear terjadi antara karbon 1 dan 4 atau 1 dan 6.

Ada dua jenis utama O-glikosida yang, tergantung pada nomenklatur, didefinisikan sebagai α dan β atau 1,2-cis dan 1,2-trans-glikosida.

Limbah 1,2-cis glikosilasi, α-glikosida untuk D-glukosa, D-galaktosa, L-fucose, D-xylose atau β-glikosida untuk D-mannose, L-arabinose; serta 1,2-trans (β-glikosida untuk D-glukosa, D-galaktosa dan α-glikosida untuk D-mannose, dll.), sangat penting bagi banyak komponen alami.

Glikosilasi-O

Salah satu modifikasi pasca-translasi yang paling umum adalah glikosilasi, yang melibatkan penambahan porsi glukidik ke peptida atau protein yang sedang tumbuh. Mucin, protein sekresi, mungkin mengandung rantai oligosakarida dalam jumlah besar yang dihubungkan oleh ikatan O-glikosidik.

Proses O-glikosilasi terjadi di kompleks Golgi eukariota dan terdiri dari pengikatan protein dengan bagian glukosida melalui ikatan glikosidik antara gugus -OH dari residu asam amino serin atau treonin dan karbon anomerik. gula.

Pembentukan ikatan antara karbohidrat dan hidroksiprolin dan residu hidroksilysin dan dengan gugus fenolik dari residu tirosin juga telah diamati..

Ikatan N-glikosidik

Ikatan N-glikosidik adalah yang paling umum di antara protein glikosilasi. Glikosilasi N terjadi terutama pada retikulum endoplasma eukariota, dengan modifikasi selanjutnya yang mungkin terjadi pada kompleks Golgi..

Glikosilasi N tergantung pada adanya urutan konsensus Asn-Xxx-Ser / Thr. Ikatan glikosidik adalah antara nitrogen amida dari rantai samping residu asparagin dan karbon anomerik dari gula yang berikatan dengan rantai peptida.

Pembentukan ikatan ini selama glikosilasi tergantung pada enzim yang dikenal sebagai oligosakarida transferase, yang mentransfer oligosakarida dari dolichol fosfat ke nitrogen tengah residu asparagin..

Jenis ikatan glikosidik lainnya

Ikatan S-glikosidik

Mereka juga terjadi antara protein dan karbohidrat, mereka telah diamati antara peptida dengan sistein N-terminal dan oligosakarida. Peptida dengan jenis tautan ini pada awalnya diisolasi dari protein dalam urin dan eritrosit manusia yang terikat dengan glukosa oligosakarida.

Ikatan C-glikosidik

Mereka pertama kali diamati sebagai modifikasi pasca-translasi (glikosilasi) residu triptofan pada 2 RNase hadir dalam urin manusia dan RNase 2 eritrosit. Sebuah mannose terpasang pada posisi karbon 2 dari inti indole dari asam amino melalui link C-glikosidik.

Nomenklatur

Glikosida istilah digunakan untuk menggambarkan gula setiap yang kelompoknya anomeric digantikan oleh kelompok -atau (O-glikosida), -SR (thioglucosides) -Ser (selenoglucósidos), -NR (N-glikosida atau glucosamines) atau -CR (C-glikosida).

Mereka dapat dinamai dengan tiga cara berbeda:

(1) menggantikan "-o" nama terminal yang sesuai monosakarida siklis oleh "-ido" dan sebelum menulis, sebagai kata yang berbeda, kelompok nama substituen R.

(2) menggunakan istilah "glycosyloxy" nama awalan monosakarida.

(3) menggunakan istilah tersebut O-glikosil, N-glikosil, S-glikosil atau C-glikosil sebagai awalan untuk nama senyawa hidroksi.

Referensi

  1. Bertozzi, C. R., & Rabuka, D. (2009). Dasar Struktural Keragaman Glycan. Dalam A. Varki, R. Cummings, & J. Esko (Eds.), Esensi Glikobiologi (2nd ed.). New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Diperoleh dari www.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Biermann, C. (1988). Hidrolisis dan perpecahan lainnya dari keterkaitan Glikosidik dalam polisakarida. Kemajuan dalam Kimia Karbohidrat dan Biokimia, 46, 251-261.
  3. Demchenko, A. V. (2008). Handbook of Chemical Glikosilasi: Kemajuan dalam stereoselektivitas dan Relevansi Terapi. Wiley-VCH.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Biologi Sel Molekuler (Edisi ke-5). Freeman, W. H. & Company.
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Edisi Omega (Edisi ke-5).
  6. Nomenklatur Karbohidrat (Rekomendasi 1996). (1996). Diperoleh dari www.qmul.ac.uk
  7. Soderberg, T. (2010). Kimia Organik dengan Penekanan Biologis, Volume I. Fakultas Kimia (Vol. 1). Minnesota: University of Minnesota Morris Digital Well. Diperoleh dari www.digitalcommons.morris.umn.edu
  8. Taylor, C. M. (1998). Glikopeptida dan Glikoprotein: Fokus pada Tautan Glikosidik. Tetrahedron, 54, 11317-11362.