Jump to content

Гликопротеин

(Перенаправлен из глико-белка )

N -связанный белок гликозилирование ( N -гликозилирование N -гликанов) в остатках ASN (ASN -X -Ser/THR) в гликопротеинах. [ 1 ]

Гликопротеины представляют собой белки , которые содержат олигосахаридные (сахарные) цепи, ковалентно прикрепленные к аминокислотным боковыми цепи. Углевод котрансляционной прикреплен к белке в или посттрансляционной модификации . Этот процесс известен как гликозилирование . Секретируемые внеклеточные белки часто гликозилированы.

В белках, в которых есть сегменты, расширяющиеся внеклеточно, внеклеточные сегменты также часто гликозилированы. Гликопротеины также часто являются важными интегральными мембранными белками , где они играют роль во взаимодействиях клеток. Важно отличить эндоплазматическое гликозилирование секреторной системы на основе эндоплазматического ретикулума от обратимого цитозольного ядерного гликозилирования. Гликопротеины цитозоля и ядра могут быть модифицированы посредством обратимого добавления одного остатка GLCNAC, который считается взаимным к фосфорилированию, и функции их, вероятно, будут дополнительным регуляторным механизмом, который контролирует передачу сигналов на основе фосфорилирования. [ 2 ] Напротив, классическое секреторное гликозилирование может быть структурно необходимым. Например, ингибирование гликозилирования, связанного с аспарагином, IE, гликозилирование может предотвратить правильное складывание гликопротеина, а полное ингибирование может быть токсичным для отдельной клетки. Напротив, возмущение обработки гликана (ферментативное удаление/добавление углеводов к гликану), которое происходит как в эндоплазматического ретикулума , так и аппарате в гольги . Болезнь (врожденные расстройства гликозилирования) и может быть смертоносным на животных моделях. Следовательно, вероятно, что тонкая обработка гликанов важна для эндогенной функциональности, такой как транспортировки клеток, но это, вероятно, было вторичным по отношению к его роли во взаимодействиях с хозяином-патогеном. Известным примером этого последнего эффекта является система ABO Blood Group .

Хотя существуют различные типы гликопротеинов, наиболее распространенными являются N -связанные и o -связанные гликопротеины. [ 3 ] Эти два типа гликопротеинов отличаются структурными различиями, которые дают им их имена. Гликопротеины сильно различаются по составу, делая множество различных соединений, таких как антитела или гормоны. [ 4 ] Из -за широкого спектра функций в организме интерес к синтезу гликопротеина для медицинского использования увеличился. [ 5 ] В настоящее время существует несколько методов синтеза гликопротеинов, включая рекомбинацию и гликозилирование белков. [ 5 ]

Также известно, что гликозилирование встречается на я нуклео -цитоплазматических белках в форме o -glcnac . [ 6 ]

Типы гликозилирования

[ редактировать ]

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

Моносахариды

[ редактировать ]
Восемь сахаров, обычно встречающихся в гликопротеинах.

Моносахариды, обычно встречающиеся в эукариотических гликопротеинах, включают: [ 8 ] : 526 

Основные сахара, обнаруженные в гликопротеинах человека [ 9 ]
Сахар Тип Аббревиатура
β-D-глюкоза Гексоза GLC
β-D-галактоза Гексоза Девчонка
β-D-манноза Гексоза Мужчина
α-l-fucose Дезоксигексоза Фьюк
N-ацетилгалактозамин Аминоксаза Галнак
N-ацетилглюкозамин Аминоксаза GLCNAC
N-ацетилнейраминовая кислота Аминонулозоновая кислота
( Сиаловая кислота )
Neunac
Ксилоз Пентоза Ксиль

Сахарная группа может помочь в складывании белка , улучшать стабильность белков и участвовать в передаче сигналов клеток.

Структура

[ редактировать ]
N -связанные и o -связанные гликопротеины

Критическим структурным элементом всех гликопротеинов является олигосахариды связанные , ковалентно с белком. [ 4 ] млекопитающих есть 10 распространенных моносахаридов В гликанах , включая: глюкозу (GLC), Fucose (FUC), ксилоза (ксил), маннозу (мужчина), галактоза (GAL), N- ацетилглюкозамин (GLCNAC), глюкуроновая кислота (GLCA), идионовая кислота (IDOA), N-ацетилгалактозамин (GALNAC), сиаловая кислота и 5- N-ацетилнейраминовая кислота (NEU5AC). [ 3 ] Эти гликаны связываются с конкретными областями белковой аминокислотной цепи.

Две наиболее распространенные связи в гликопротеинах являются n -связанные и o -связанные гликопротеины. [ 3 ] -связанный гликопротеин N имеет гликановые связи с азотом, содержащим аспарагиновую аминокислоту в белковой последовательности. [ 4 ] -связанный гликопротеин O имеет сахар, связывается с атомом кислорода сериновой или треониновой аминокислоты в белке. [ 4 ]

Размер и состав гликопротеина могут варьироваться в значительной степени, поскольку состав углеводов варьируется от 1% до 70% от общей массы гликопротеина. [ 4 ] Внутри клетки они появляются в крови, внеклеточном матрице или на внешней поверхности плазматической мембраны и составляют большую часть белков, секретируемых эукариотическими клетками. [ 4 ] Они очень широкие в своих приложениях и могут функционировать как разнообразные химические вещества от антител до гормонов. [ 4 ]

Гликомик

[ редактировать ]

Glycomics - это изучение углеводных компонентов клеток. [ 4 ] Хотя это и не исключительно для гликопротеинов, он может раскрыть больше информации о различных гликопротеинах и их структуре. [ 4 ] Одной из целей этой области исследования является определение того, какие белки гликозилированы и где в аминокислотной последовательности происходит гликозилирование. [ 4 ] Исторически масс -спектрометрия использовалась для идентификации структуры гликопротеинов и характеристики прикрепленных углеводных цепей. [ 4 ] [ 10 ]

Уникальное взаимодействие между олигосахаридными цепями имеет разные применения. Во -первых, это помогает в контроле качества, выявляя неправильно свернутые белки. [ 4 ] Цепочки олигосахаридов также изменяют растворимость и полярность белков, к которым они связаны. [ 4 ] Например, если олигосахаридные цепи отрицательно заряжены, с достаточной плотностью вокруг белка, они могут отказаться от протеолитических ферментов вдали от священного белка. [ 4 ] Разнообразие взаимодействий придается различным типам гликопротеинов с различными структурами и функциями. [ 5 ]

Одним из примеров гликопротеинов, обнаруженных в организме, являются муцины , которые секретируются в слизи дыхательных и пищеварительных трактов. Сахара при прикреплении к муцинам дают им значительную воду, а также делают их устойчивыми к протеолизу с помощью пищеварительных ферментов.

Гликопротеины важны для распознавания лейкоцитов . [ Цитация необходима ] Примерами гликопротеинов в иммунной системе являются:

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

Растворимые гликопротеины часто демонстрируют высокую вязкость , например, в яичного белка и плазме крови .

  • Miraculin , представляет собой гликопротеин, экстрагированный из Synsepalum dulcificum ягода , которая изменяет рецепторы языка человека, чтобы распознать кисло -сладкую пищу. [ 11 ]

Переменные поверхностные гликопротеины позволяют паразиту спящей болезни трипаносомы избежать иммунного ответа хозяина.

Вирусный всплеск вируса иммунодефицита человека в значительной степени гликозилирован. [ 12 ] Приблизительно половина массы шипа является гликозилирование, и гликаны действуют, чтобы ограничить распознавание антител, поскольку гликаны собираются клеткой -хозяева и, таким образом, в значительной степени «я». Со временем некоторые пациенты могут развивать антитела, чтобы распознавать гликаны ВИЧ, и почти все так называемые «широко нейтрализующие антитела (BNAB) распознают некоторые гликаны». Это возможно, главным образом, потому что необычно высокая плотность гликанов препятствует нормальному созреванию гликана, и поэтому они оказались в ловушке в недоношенном, высоком мужском состоянии. [ 13 ] [ 14 ] Это обеспечивает окно для иммунного распознавания. Кроме того, поскольку эти гликаны гораздо менее варьируются, чем базовый белок, они стали перспективными мишенями для дизайна вакцины. [ 15 ]

P-гликопротеины имеют решающее значение для противоопухолевых исследований из-за его способности блокировать эффекты противоопухолевых лекарств. [ 4 ] [ 16 ] P-гликопротеин, или транспортер Multydrug (MDR1), является типом транспортера ABC, который транспортирует соединения из клеток. [ 4 ] Этот транспорт соединений из клеток включает лекарства, сделанные для доставки в клетку, что вызывает снижение эффективности лекарственного средства. [ 4 ] Следовательно, способность ингибировать это поведение уменьшит интерференцию P-гликопротеина в доставку лекарств, что сделает это важной темой в обнаружении лекарств. [ 4 ] Например, P-гликопротеин вызывает снижение накопления противоракового препарата в опухолевых клетках, ограничивая эффективность химиотерапии, используемых для лечения рака. [ 16 ]

Гормоны , которые являются гликопротеинами, включают:

Различие между гликопротеинами и протеогликанами

[ редактировать ]

Цитируя по рекомендациям для IUPAC: [ 17 ]

Гликопротеин представляет собой соединение, содержащее углевод (или гликан), ковалентно связанный с белком. Углевод может быть в форме моносахарида, дисахаридного (ах). Олигосахарид (ы), полисахарид (ы) или их производные (например, сульфо- или фосфозамещенные). Один, несколько или много углеводов могут присутствовать. Протеогликаны представляют собой подкласс гликопротеинов , в которых углеводы представляют собой полисахариды, которые содержат амино -сахара. Такие полисахариды также известны как гликозаминогликаны.

Некоторые функции, выполняемые гликопротеинами [ 8 ] : 524 
Функция Гликопротеины
Структурная молекула Коллагены
Смазка и защитный агент Муцины
Транспортная молекула Трансферрин , Церулоплазмин
Иммунологическая молекула Иммуноглобулины , [ 18 ] Гистосовместимость антигенов
Гормон Человеческий хорионный гонадотропин (HCG), гормон стимулирования щитовидной железы (TSH)
Фермент Различный, например, щелочная фосфатаза , пататин
Сайт распознавания клеток Различные белки, вовлеченные в клеточные , сперма ( например взаимодействия
Антифриз белок Определенные плазменные белки рыбы холодной воды
Взаимодействовать с конкретными углеводами Лектины , селекты (лектины клеточной адгезии), антитела
Рецептор Различные белки, участвующие в действии гормонов и лекарств
Влиять на складывание определенных белков Кальнексин , кальрекулин
Регулирование развития Notch и его аналоги, ключевые белки в развитии
Гемостаз тромбоз ) Специфические гликопротеины на поверхностных мембранах тромбоцитов

Различные методы, используемые при обнаружении, очистке и структурном анализе гликопротеинов [ 8 ] : 525  [ 18 ] [ 10 ]

Некоторые важные методы, используемые для изучения гликопротеинов
Метод Использовать
Периодическая кислотная пятно пятна Обнаружает гликопротеины как розовые полосы после электрофоретического разделения.
Инкубация культивируемых клеток с гликопротеинами в качестве радиоактивных полос распада Приводит к обнаружению радиоактивного сахара после электрофоретического разделения.
Лечение соответствующей эндо- или экзогликозидазой или фосфолипазами Результирующие сдвиги в электрофоретической миграции помогают различать белки с помощью N-гликана, O-Glycan или GPI-связей, а также между высокой маннозой и сложными N-гликанами.
Агароза - лектина хроматография колонки , аффинная хроматография лектина Очистить гликопротеины или гликопептиды, которые связывают конкретный используемый лектин.
лектина Электрофорез с аффинностью Результирующие сдвиги в электрофоретической миграции помогают различать и характеризовать гликоформы , т.е. варианты гликопротеина, отличающегося по углеводу.
Композиционный анализ после кислотного гидролиза Идентифицирует сахара, которые содержит гликопротеин, и их стехиометрия.
Масс -спектрометрия Предоставляет информацию о молекулярной массе , композиции, последовательности и иногда разветвлении гликановой цепи. Его также можно использовать для профилирования гликозилирования, специфичного для участка. [ 18 ]
ЯМР -спектроскопия Чтобы идентифицировать конкретные сахара, их последовательность, связи и аномерную природу гликозидной цепи.
Многоугольное рассеяние света В сочетании с эксклюзионной хроматографией, ультрафиолетовой поглощения и дифференциальной рефрактометрии, предоставляет информацию о молекулярной массе , соотношении белка-карбогидрата, состоянии агрегации, размере и иногда ветвлении гликанской цепи. В сочетании с анализом градиента композиции анализирует самосовершенствование и гетеро-ассоциацию для определения аффинности связывания и стехиометрии с белками или углеводами в растворе без маркировки.
Двойная поляризационная интерферометрия Измеряют механизмы, лежащие в основе биомолекулярных взаимодействий, включая скорости реакций, аффинность и связанные с ними конформационные изменения .
метилирования Анализ (сцепления) Определить связь между сахарами.
аминокислот или кДНК Секвенирование Определение аминокислотной последовательности.

Гликозилирование белков имеет множество различных применений от влияния клеток до клеточной связи до изменения тепловой стабильности и складывания белков. [ 4 ] [ 19 ] Из -за уникальных способностей гликопротеинов их можно использовать во многих методах лечения. [ 19 ] Понимая гликопротеины и их синтез, их можно сделать для лечения рака, болезни Крона , высокого уровня холестерина и многого другого. [ 3 ]

Процесс гликозилирования (связывание углеводов с белком) является посттрансляционной модификацией , что означает, что это происходит после производства белка. [ 3 ] Гликозилирование - это процесс, который подвергается примерно половине всех человеческих белков и сильно влияет на свойства и функции белка. [ 3 ] Внутри клетки гликозилирование происходит в эндоплазматической ретикулуме . [ 3 ]

Рекомбинация

[ редактировать ]
Описание различий в гликанах среди разных животных.

Есть несколько методов для сборки гликопротеинов. Один метод использует рекомбинацию . [ 3 ] Первым соображением для этого метода является выбор хозяина, поскольку существует много различных факторов, которые могут влиять на успех гликопротеиновой рекомбинации, такой как стоимость, среда хозяина, эффективность процесса и другие соображения. [ 3 ] Некоторые примеры клеток -хозяев включают E. coli, дрожжи, растительные клетки, клетки насекомых и клетки млекопитающих. [ 3 ] Из этих вариантов клетки млекопитающих являются наиболее распространенными, потому что их использование не сталкивается с теми же проблемами, что и другие клетки -хозяина, такие как различные структуры гликана, более короткие полуживы и потенциальные нежелательные иммунные ответы у людей. [ 3 ] Из клеток млекопитающих, наиболее распространенной клеточной линией, используемой для рекомбинантной продукции гликопротеина, является линия яичника китайского хомяка . [ 3 ] Однако по мере развития технологий наиболее перспективными клеточными линиями для рекомбинантного выработки гликопротеина являются клеточные линии человека. [ 3 ]

Гликозилирование

[ редактировать ]

Образование связи между гликаном и белком является ключевым элементом синтеза гликопротеинов. [ 5 ] Наиболее распространенным методом гликозилирования N-связанных гликопротеинов является реакция между защищенным гликаном и защищенным аспарагином. [ 5 ] Точно так же O-связанный гликопротеин может быть образован через добавление донора гликозила с защищенным серином или треонином . [ 5 ] Эти два метода являются примерами естественной связи. [ 5 ] Однако есть также методы неестественных связей. [ 5 ] Некоторые методы включают лигирование и реакцию между сульфамидатом серина и тиохексосами в воде. [ 5 ] Как только эта связь завершена, аминокислотная последовательность может быть расширена при использовании синтеза твердофазного пептида. [ 5 ]

Смотрите также

[ редактировать ]

Примечания и ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Ruddock LW, Molinari M (ноябрь 2006 г.). «Обработка N-гликана в контроле качества ER» . Журнал сотовой науки . 119 (Pt 21): 4373–4380. doi : 10.1242/jcs.03225 . PMID   17074831 .
  2. ^ Funakoshi Y, Suzuki T (февраль 2009 г.). «Гликобиология в цитозоле: горькая сторона сладкого мира» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие субъекты . 1790 (2): 81–94. doi : 10.1016/j.bbagen.2008.09.009 . PMID   18952151 .
  3. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л м Picanco E Castro V, Swiech SH (2018). Рекомбинантные методы производства гликопротеина и протоколы . Спрингер. ISBN  978-1-4939-7312-5 Полем OCLC   1005519572 .
  4. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л м не а п Q. ведущий с Нельсон Д.Л., Кокс М.М., Хоскинс А.А., Лехнингер А.Л. (2013). Лехнингер Принципы биохимии (шестое изд.). Macmillan Learning. ISBN  978-1-319-38149-3 Полем OCLC   1249676451 .
  5. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж Gamblin DP, Scanlan EM, Davis BG (январь 2009 г.). «Синтез гликопротеина: обновление». Химические обзоры . 109 (1): 131–163. doi : 10.1021/cr078291i . PMID   19093879 .
  6. ^ Hart GW (27 октября 2014 г.). «Три десятилетия исследований по о -глкнацилированию - основной датчик питательных веществ, который регулирует передачу сигналов, транскрипцию и клеточный метаболизм» . Границы в эндокринологии . 5 : 183. doi : 10.3389/fendo.2014.00183 . PMC   4209869 . PMID   25386167 .
  7. ^ Stepper J, Shastri S, Loo TS, Preston JC, Novak P, Man P, et al. (Февраль 2011 г.). «Цистеин S-гликозилирование, новая посттрансляционная модификация, обнаруженная в гликопептидных бактериоцинах». Письма Febs . 585 (4): 645–650. doi : 10.1016/j.febslet.2011.01.023 . PMID   21251913 . S2CID   29992601 .
  8. ^ Jump up to: а беременный в Murray RC, Granner DK, Rodwell VW (2006). Иллюстрированная биохимия Харпера (27 -е изд.). МакГроу - Хилл.
  9. ^ Классификация гликана архивировал 27 октября 2012 года на машине Wayback Sigma
  10. ^ Jump up to: а беременный Dell A, Morris HR (март 2001 г.). «Определение структуры гликопротеина с помощью масс -спектрометрии». Наука . 291 (5512): 2351–2356. Bibcode : 2001sci ... 291.2351d . doi : 10.1126/science.1058890 . PMID   11269315 . S2CID   23936441 .
  11. ^ Theerasilp S, Kurihara Y (август 1988 г.). «Полная очистка и характеристика модифицирующего вкусовой белок, miraculin, от чудо-фруктов» . Журнал биологической химии . 263 (23): 11536–11539. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 37991-2 . PMID   3403544 .
  12. ^ Причард Л.К., Васильжевич С., Озоровский Г., Сибрайт Г.Е., Купочка А., Ринге Р. и др. (Июнь 2015 г.). «Структурные ограничения определяют гликозилирование тримеров оболочки ВИЧ-1» . Сотовые отчеты . 11 (10): 1604–1613. doi : 10.1016/j.celrep.2015.05.017 . PMC   4555872 . PMID   26051934 .
  13. ^ Причард Л.К., Спенсер Д.И., Ройл Л., Бонолли С., Сибрайт Г.Е., Беренс А.Дж. и др. (Июнь 2015 г.). «Гликан кластеризация стабилизирует маннозу ВИЧ-1 и сохраняет уязвимость для широкого нейтрализации антител» . Природная связь . 6 : 7479. Bibcode : 2015natco ... 6.7479p . doi : 10.1038/ncomms8479 . PMC   4500839 . PMID   26105115 .
  14. ^ Behrens AJ, Vasiljevic S, Pritchard LK, Harvey DJ, Andev RS, Krumm SA, et al. (Март 2016 г.). «Композиция и антигенные эффекты отдельных гликановых участков тримерного гликопротеина огибального ВИЧ-1» . Сотовые отчеты . 14 (11): 2695–2706. doi : 10.1016/j.celrep.2016.02.058 . PMC   4805854 . PMID   26972002 .
  15. ^ Crispin M, Doores KJ (апрель 2015 г.). «Нацеливание на гликаны, полученные из хозяина на охваченные вирусы для конструкции вакцины на основе антител» . Текущее мнение о вирусологии . Вирусный патогенез • Профилактические и терапевтические вакцины. 11 : 63–69. doi : 10.1016/j.coviro.2015.02.002 . PMC   4827424 . PMID   25747313 .
  16. ^ Jump up to: а беременный Ambudkar SV, Kimchi-Sarfaty C, Sauna Ze, Gottesman MM (октябрь 2003 г.). «P-гликопротеин: от геномики до механизма» . Онкоген . 22 (47): 7468–7485. doi : 10.1038/sj.onc.1206948 . PMID   14576852 . S2CID   11259597 .
  17. ^ «Номенклатура гликопротеинов, гликопептидов и пептидогликанов, рекомендации 1985 года» . www.qmul.ac.uk. ​Получено 16 марта 2021 года .
  18. ^ Jump up to: а беременный в Maverakis E, Kim K, Shimoda M, Gersshwin ME, Patel F, Wilken R, et al. (Февраль 2015 г.). «Гликаны в иммунной системе и измененная теория аутоиммунитета гликана: критический обзор» . Журнал аутоиммунитета . 57 (6): 1–13. doi : 10.1016/j.jaut.2014.12.002 . PMC   4340844 . PMID   25578468 .
  19. ^ Jump up to: а беременный Дэвис Б.Г. (февраль 2002 г.). «Синтез гликопротеинов». Химические обзоры . 102 (2): 579–602. doi : 10.1021/cr0004310 . PMID   11841255 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0b245fefb18a3ea280b594b7f3f78d06__1721697240
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/0b/06/0b245fefb18a3ea280b594b7f3f78d06.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Glycoprotein - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)