Определение и функция гликопротеина

Гликопротеин представляет собой тип белка молекула, которая имела углевод прикреплен к нему. Процесс происходит либо во время трансляции белка, либо в виде посттрансляционной модификации в процессе, называемом гликозилированием.

Углевод представляет собой олигосахаридную цепь (гликан), которая ковалентно связаны к полипептидным боковым цепям белка. Из-группы сахаров -ОН гликопротеины более гидрофильны, чем простые белки. Это означает, что гликопротеины больше привлекаются к воде, чем обычные белки. Гидрофильная природа молекулы также приводит к характерному свертыванию третичной структуры белка.

Углевод короткий молекулачасто разветвленный и может состоять из:

• простые сахара (например, глюкоза, галактоза, манноза, ксилоза)
• аминосахара (сахара, имеющие аминогруппу, такие как N-ацетилглюкозамин или N-ацетилгалактозамин)
• кислотные сахара (сахара, имеющие карбоксильную группу, такие как сиаловая кислота или N-ацетилнейраминовая кислота)

Гликопротеины классифицируются в соответствии с местом присоединения углевода к аминокислота в белке.

• О-связанные гликопротеины - это те, в которых углеводы связаны с атомом кислорода (О) гидроксильной группы (-ОН) R-группы аминокислоты треонина или серина. О-связанные углеводы могут также связываться с гидроксилизином или гидроксипролином. Процесс называется O-гликозилированием. О-связанные гликопротеины связаны с сахаром в комплексе Гольджи.
• N-связанные гликопротеины имеют углевод, связанный с азотом (N) аминогруппы (-NH₂) группы R аминокислоты аспарагин. Группа R обычно представляет собой амидную боковую цепь аспарагина. Процесс связывания называется N-гликозилированием. N-связанные гликопротеины получают сахар из мембраны эндоплазматического ретикулума и затем транспортируются в комплекс Гольджи для модификации.

В то время как О-связанные и N-связанные гликопротеины являются наиболее распространенными формами, возможны и другие соединения:

• P-гликозилирование происходит, когда сахар присоединяется к фосфору фосфосерина.
• С-гликозилирование - это когда сахар присоединяется к атому углерода аминокислоты. Например, когда сахарная манноза связывается с углеродом в триптофане.
• Глипиация - это когда гликофосфатидилинозитол (GPI) гликолипид присоединяется к углеродному концу полипептида.

Гликопротеины функционируют в структуре, воспроизводстве, иммунной системе, гормонах и защите клеток и организмов.

Гликопротеины обнаружены на поверхности липидного бислоя клеточные мембраны. Их гидрофильная природа позволяет им функционировать в водной среде, где они участвуют в распознавании клеток и связывании других молекул. Гликопротеины клеточной поверхности также важны для поперечной сшивки клеток и белков (например, коллагена) для придания прочности и стабильности ткани. Гликопротеины в растительных клетках - это то, что позволяет растениям стоять прямо против силы тяжести.

Гликозилированные белки важны не только для межклеточной коммуникации. Они также помогают системам органов общаться друг с другом. Гликопротеины находятся в сером веществе мозга, где они работают вместе с аксонами и синаптосомами.

Гормоны могут быть гликопротеинами. Примеры включают хорионический гонадотропин человека (ХГЧ) и эритропоэтин (ЭПО).

Свертывание крови зависит от гликопротеинов протромбина, тромбина и фибриногена.

Клеточные маркеры могут быть гликопротеинами. Группы крови MN обусловлены двумя полиморфными формами гликопротеина гликофорина А. Эти две формы отличаются только двумя аминокислотными остатками, но этого достаточно, чтобы вызвать проблемы у людей, получающих орган, пожертвованный человеком с другой группой крови. Главный комплекс гистосовместимости (МНС) и антиген Н группы крови АВО различаются по гликозилированным белкам.

Гликофорин А также важен, потому что это место прикрепления для Plasmodium falciparum, человеческий паразит крови.

Гликопротеины важны для размножения, потому что они позволяют связывать сперматозоиды с поверхностью яйца.

Муцины - это гликопротеины, обнаруженные в слизи. Молекулы защищают чувствительные эпителиальные поверхности, включая дыхательные, мочевые, пищеварительные и репродуктивные пути.

Иммунный ответ зависит от гликопротеинов. Углевод антител (которые являются гликопротеинами) определяет специфический антиген, который он может связать. В-клетки и Т-клетки имеют поверхностные гликопротеины, которые также связывают антигены.

Гликопротеины получают свой сахар в результате ферментативного процесса, который образует молекулу, которая иначе не будет функционировать. Другой процесс, называемый гликированием, ковалентно связывает сахара с белками и липидами. Гликация не является ферментативным процессом. Часто гликирование уменьшает или сводит на нет функцию пораженной молекулы. Гликация естественным образом возникает во время старения и ускоряется у пациентов с диабетом с высоким уровнем глюкозы в крови.

• Берг, Джереми М. и др. Биохимия. 5-е изд., W.H. Freeman and Company, 2002, с. 306-309.
• Иватт, Раймонд Дж. Биология гликопротеинов. Пленум Пресс, 1984.