Glikosilasi jenis protein, proses dan fungsi



itu glikosilasi protein adalah modifikasi pasca-translasi yang terdiri dari penambahan rantai oligosakarida linier atau bercabang ke protein. Glikoprotein yang dihasilkan umumnya adalah protein permukaan dan protein dari jalur sekretori.

Glikosilasi adalah salah satu modifikasi peptida yang paling umum di antara organisme eukariotik, tetapi telah terbukti juga terjadi pada beberapa spesies archaea dan bakteri..

Pada eukariota, mekanisme ini terjadi antara retikulum endoplasma (ER) dan kompleks Golgi, dengan intervensi berbagai enzim yang terlibat dalam kedua proses regulasi dan dalam pembentukan protein kovalen + ikatan oligosakarida..

Indeks

  • 1 Jenis glikolisasi
    • 1.1 N-glikosilasi
    • 1.2 O-glikosilasi
    • 1.3 Manosilasi C
    • 1.4 Glipiation (dari bahasa Inggris "Glypiation")
  • 2 Proses
    • 2.1 Dalam eukariota
    • 2.2 Dalam prokariota
  • 3 Fungsi
    • 3.1 Pentingnya
  • 4 Referensi

Jenis glikolisasi

Tergantung pada situs pengikatan oligosaccharide dengan protein, glikosilasi dapat diklasifikasikan menjadi 4 jenis:

N-glikosilasi

Ini adalah yang paling umum dari semua dan terjadi ketika oligosakarida mengikat nitrogen dari kelompok amida residu asparagin dalam motif Asn-X-Ser / Thr, di mana X dapat berupa asam amino apa pun kecuali prolin.

O-glikosilasi

Ketika karbohidrat berikatan dengan gugus hidroksil dari serin, treonin, hidroksilysin atau tirosin. Ini adalah modifikasi yang kurang umum dan contohnya adalah protein seperti kolagen, glikophorin dan musin.

C-pengelolaan

Terdiri dari penambahan residu manosa yang terikat pada protein oleh ikatan C-C dengan C2 dari kelompok indol dalam residu triptofan..

Glipiación (dari bahasa Inggris "Glypiation ")

Polisakarida bertindak sebagai jembatan untuk mengikat protein ke jangkar glikosilfosfatidlinositol (GPI) dalam membran.

Proses

Dalam eukariota

itu N-glikosilasi adalah salah satu yang telah dipelajari secara lebih rinci. Dalam sel mamalia prosesnya dimulai di ER kasar, di mana polisakarida yang terbentuk sebelumnya berikatan dengan protein saat mereka muncul dari ribosom..

Prekursor polisakarida tersebut terdiri dari 14 residu gula, yaitu: 3 glukosa (Glc), 9 manosa (Man) dan residu 2 N-asetil glukosamin (GlcNAc).

Prekursor ini umum pada tumbuhan, hewan dan organisme eukariotik uniseluler. Ini terkait dengan membran berkat hubungan dengan molekul dolichol, lipid isoprenoid yang tertanam dalam membran ER.

Setelah sintesis, oligosakarida ditransfer oleh kompleks enzim oligosakaryltransferase ke residu asparagin yang termasuk dalam urutan tri-peptidic Asn-X-Ser / Thr protein ketika sedang diterjemahkan.

Tiga residu Glc pada akhir oligosakarida berfungsi sebagai sinyal untuk sintesis yang benar ini, dan mereka dikeluarkan bersama dengan salah satu residu Man sebelum protein dibawa ke peralatan Golgi untuk diproses lebih lanjut..

Begitu masuk dalam aparatus Golgi, bagian oligosakarida yang terikat dengan glikoprotein dapat dimodifikasi dengan menambahkan residu galaktosa, asam sialat, fucosa dan banyak lagi lainnya, yang menghasilkan rantai dengan variasi dan kompleksitas yang jauh lebih besar..

Mesin enzimatik yang diperlukan untuk melakukan proses glikosilasi mencakup banyak glikosiltransferase untuk penambahan gula, glikosidase untuk penghilangannya, dan pengangkut gula nukleotida berbeda untuk kontribusi limbah yang digunakan sebagai substrat.

Dalam prokariota

Bakteri tidak memiliki sistem membran intraseluler, sehingga pembentukan oligosakarida awal (hanya 7 residu) terjadi pada sisi sitosolik membran plasma..

Prekursor ini disintesis pada lipid yang kemudian ditranslokasi oleh flipase yang bergantung pada ATP ke ruang periplasmik, tempat glikosilasi terjadi.

Perbedaan penting lainnya antara glikosilasi eukariota dan prokariota adalah enzim oligosakarida (oligosacaryltransferase) bakteri transferase dapat mentransfer residu gula ke bagian bebas dari protein yang sudah terlipat, tidak sebagaimana diterjemahkan oleh ribosom..

Selain itu, motif peptida yang mengenali enzim ini bukanlah urutan tri-peptida eukariotik yang sama.

Fungsi

itu N-Oligosakarida yang dikaitkan dengan glikoprotein memiliki beberapa tujuan. Sebagai contoh, beberapa protein memerlukan modifikasi pasca-translasi ini untuk mencapai lipatan struktur yang memadai.

Bagi yang lain ia memberikan stabilitas, baik dengan menghindari degradasi proteolitik atau karena bagian ini diperlukan untuk memenuhi fungsi biologisnya.

Karena oligosakarida memiliki sifat hidrofilik yang kuat, penambahan kovalennya pada protein harus mengubah polaritas dan kelarutannya, yang mungkin secara fungsional relevan.

Setelah melekat pada protein membran, oligosakarida adalah pembawa informasi yang berharga. Mereka berpartisipasi dalam proses pensinyalan, komunikasi, pengenalan, migrasi, dan adhesi sel.

Mereka memiliki peran penting dalam pembekuan darah, penyembuhan dan respon imun, serta dalam pemrosesan kontrol kualitas protein, yang bergantung pada glycans dan sangat diperlukan untuk sel.

Signifikansi

Setidaknya 18 penyakit genetik telah dikaitkan dengan glikosilasi protein pada manusia, beberapa di antaranya melibatkan perkembangan fisik dan mental yang buruk, sementara yang lain bisa berakibat fatal..

Ada semakin banyak penemuan terkait dengan penyakit glikosilasi, terutama pada pasien anak. Banyak dari gangguan ini bersifat bawaan dan berhubungan dengan cacat yang terkait dengan tahap awal pembentukan oligosakarida atau dengan regulasi enzim yang terlibat dalam proses ini..

Karena sebagian besar protein glikosilasi membentuk glikokaliks, ada minat yang meningkat dalam memeriksa bahwa mutasi atau perubahan dalam proses glikosilasi dapat terkait dengan perubahan lingkungan mikro sel tumor dan dengan ini, meningkatkan perkembangan tumor dan perkembangan metastasis pada pasien kanker.

Referensi

  1. Aebi, M. (2013). Glikosilasi protein terkait-N di UGD. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
  2. Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C. E. (1999). Glikosilasi protein dalam perkembangan dan penyakit. BioEssays, 21(5), 412-421.
  3. 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.
  4. Luckey, M. (2008). Biologi struktural membran: dengan dasar biokimia dan biofisik. Cambridge University Press. Diperoleh dari www.cambrudge.org/9780521856553
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Edisi Omega (Edisi ke-5).
  6. Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Glikosilasi protein pada bakteri: Lebih manis dari sebelumnya. Ulasan Alam Mikrobiologi, 8(11), 765-778.
  7. Ohtsubo, K., & Marth, J. D. (2006). Glikosilasi dalam Mekanisme Seluler Kesehatan dan Penyakit. Sel, 126(5), 855-867.
  8. Spiro, R. G. (2002). Glikosilasi protein: sifat, distribusi, pembentukan enzimatik, dan implikasi penyakit dari ikatan glikopeptida. Glikobiologi, 12(4), 43R-53R.
  9. Stowell, S.R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Glikosilasi Protein pada Kanker. Tinjauan Tahunan Patologi: Mekanisme Penyakit, 10(1), 473-510.
  10. Strasser, R. (2016). Glikosilasi protein nabati. Glikobiologi, 26(9), 926-939.
  11. Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Kontrol kualitas lipatan protein yang diarahkan oleh glikosilasi. Ulasan Alam Biologi Sel Molekul, 16(12), 742-752.
  12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Kontrol Kualitas Glikosilasi oleh Struktur Golgi. Jurnal Biologi Molekuler, 428(16), 3183-3193.