الغليكوزيل من أنواع البروتين ، العملية والوظائف

ال غليكوزيل البروتين هو تعديل ما بعد متعدية يتكون من إضافة سلاسل oligosaccharide الخطية أو المتفرعة إلى البروتين. البروتينات السكرية الناتجة هي عمومًا بروتينات سطحية وبروتينات المسار الإفرازي.

يعد الجليكوزيل من أكثر التعديلات الببتيدية شيوعًا بين الكائنات حقيقية النواة ، ولكن ثبت أنه يحدث أيضًا في بعض أنواع الكائنات القديمة والبكتريا..

في حقيقيات النوى ، تحدث هذه الآلية بين الشبكة الإندوبلازمية (ER) ومجمع Golgi ، مع تدخل إنزيمات مختلفة تشارك في كل من العمليات التنظيمية وفي تكوين بروتين تساهمي + سندات قليلة السكاريد.

مؤشر

• 1 أنواع من glycolisation
  • 1.1 N-glycosylation
  • 1.2 O-glycosylation
  • 1.3 C-mannosylation
  • 1.4 التوضيح (من الكلمة الإنجليزية Glypiation)
• 2 عملية
  • 2.1 في حقيقيات النوى
  • 2.2 في بدائيات النوى
• 3 وظائف
  • 3.1 الأهمية
• 4 المراجع

أنواع السكر

اعتمادًا على موقع الربط من قلة السكريات مع البروتين ، يمكن تصنيف الغليكوزيل إلى 4 أنواع:

N-بالغليكوزيل

وهو الأكثر شيوعًا ويحدث عندما ترتبط النكريات السكاريدية بنيتروجين مجموعة أميد من مخلفات الهليون في عزر Asn-X-Ser / Thr ، حيث يمكن أن يكون X أي حمض أميني باستثناء البرولين.

O-بالغليكوزيل

عندما ترتبط الكربوهيدرات بمجموعة الهيدروكسيل من سيرين ، ثريونين ، هيدروكسي أولين أو تيروزين. إنه تعديل أقل شيوعًا والأمثلة عبارة عن بروتينات مثل الكولاجين وجليكوفورين وموسين.

C-mannosylation

يتكون من إضافة بقايا المانوز المرتبط بالبروتين بواسطة رابطة C-C مع C2 للمجموعة الإندولية في بقايا التربتوفان.

Glipiación (من الإنجليزية "Glypiation ")

يعمل السكاريد كجسر لربط البروتين بمرساة glycosylphosphatidylinositol (GPI) في الغشاء.

عملية

في حقيقيات النوى

ال N-الغليكوزيل هو الذي تمت دراسته بمزيد من التفصيل. في خلايا الثدييات ، تبدأ العملية في ER الخام ، حيث يرتبط السكاريد المشكل بالبروتينات عند خروجها من الريبوسومات.

يتكون سلائف السكاريد المذكورة من 14 من بقايا السكر ، وهي: 3 غلوكوز (Glc) ، 9 مانوز (مان) و 2 نونيل أسيتيل الجلوكوزامين (GlcNAc).

هذه السلائف شائعة في النباتات والحيوانات والكائنات الحية حقيقية النواة. إنه مرتبط بالغشاء بفضل ارتباط مع جزيء dolichol ، وهو شحوم إيزوبرويدية مضمنة في غشاء ER.

بعد تخليقه ، يتم نقل oligosaccharide بواسطة مجمع إنزيم oligosacaryltransferase إلى بقايا الهليون المشمولة في تسلسل Asn-X-Ser / Thr ثلاثي الببتيد في بروتين أثناء ترجمته.

تعمل مخلفات Glc الثلاثة في نهاية oligosaccharide كإشارة للتوليف الصحيح لهذا ، ويتم استخلاصها مع أحد بقايا Man قبل نقل البروتين إلى جهاز Golgi لمزيد من المعالجة..

بمجرد دخول جهاز Golgi ، يمكن تعديل أجزاء قليل السكاريد المرتبطة بالبروتينات السكرية عن طريق إضافة بقايا الجلاكتوز ، وحمض السياليك ، والفوكوز وغيرها الكثير ، مما ينتج عنه سلاسل ذات تنوع وتعقيد أكبر بكثير.

تشتمل الآلية الأنزيمية اللازمة لتنفيذ عمليات الغليكوزيل على العديد من نواقل الجليكوزيل لإضافة السكريات ، والجليكوزيداتاز لإزالتها ، والناقلات المختلفة للسكريات النيوكليوتيدية لمساهمة النفايات المستخدمة كركائز.

في بدائيات النوى

لا تحتوي البكتيريا على أنظمة للأغشية داخل الخلايا ، لذلك يحدث تشكيل السكاريد الأولي (من 7 مخلفات فقط) على الجانب الخلوي من غشاء البلازما.

يتم تصنيع هذا السلائف على الدهون التي يتم نقلها بعد ذلك بواسطة flipase المعتمدة على ATP إلى الفضاء المحيط بالألياف ، حيث يحدث الغليكوزيل.

هناك اختلاف مهم آخر بين الغليكوزيل في حقيقيات النوى وبدائيات النوى وهو أن إنزيم ترانسفيراز قليل السكاريد البكتيري (oligosacaryltransferase) يمكنه نقل بقايا السكر إلى أجزاء خالية من البروتينات المطوية بالفعل ، وليس كما يتم ترجمتها بواسطة الريبوسومات..

بالإضافة إلى ذلك ، فإن عزر الببتيد الذي يتعرف على هذا الإنزيم ليس هو نفسه تسلسل ثلاثي الببتيد النواة.

وظائف

ال N-قلة السكريات المرتبطة بالبروتينات السكرية تخدم عدة أغراض. على سبيل المثال ، تتطلب بعض البروتينات هذا التعديل في مرحلة ما بعد النقل لتحقيق طي مناسب في بنيتها.

للآخرين يوفر الاستقرار ، إما عن طريق تجنب تدهور البروتين أو لأن هذا الجزء ضروري لتحقيق وظيفتها البيولوجية.

نظرًا لأن oligosaccharides لها طبيعة ماء قوية ، فإن الإضافة التساهمية إلى البروتين تعدل بالضرورة قطبيتها وقابليتها للذوبان ، مما قد يكون ذا صلة وظيفية.

مرة واحدة تعلق على البروتينات الغشائية ، السكريات السينية هي ناقلات قيمة للمعلومات. يشاركون في عمليات التشوير والاتصالات والاعتراف والهجرة والتصاق الخلايا.

لديهم دور مهم في تخثر الدم والشفاء والاستجابة المناعية ، وكذلك في معالجة مراقبة جودة البروتين ، والتي تعتمد على الجليكان والتي لا غنى عنها للخلية.

أهمية

تم ربط ما لا يقل عن 18 مرضًا وراثيًا بالجليكوزيل للبروتينات لدى البشر ، والتي ينطوي بعضها على ضعف النمو البدني والعقلي ، في حين أن البعض الآخر قد يكون مميتًا.

هناك عدد متزايد من الاكتشافات المتعلقة بأمراض الغليكوزيل ، خاصة في مرضى الأطفال. العديد من هذه الاضطرابات هي خلقي ولها علاقة مع العيوب المرتبطة المراحل الأولية لتشكيل قليل السكاريد أو مع تنظيم الانزيمات المشاركة في هذه العمليات.

نظرًا لأن جزءًا كبيرًا من البروتينات الغليكوزيليتية تشكل الجليكوكليكس ، فإن هناك اهتمامًا متزايدًا بالتحقق من أن الطفرات أو التعديلات في عمليات الغليكوزيل يمكن أن تكون مرتبطة بتغيير البيئة الدقيقة للخلايا السرطانية وبهذا ، تعزز تطور الأورام وتطور الانبثاث لدى مرضى السرطان.

مراجع

1. Aebi، M. (2013). N-glycosylation البروتين المرتبط في ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11) ، 2430-2437.
2. Dennis، J. W.، Granovsky، M.، & Warren، C. E. (1999). سكريات البروتين في التنمية والمرض. BioEssays, 21(5) ، 412-421.
3. Lodish، H.، Berk، A.، Kaiser، C.A.، Krieger، M.، Bretscher، A.، Ploegh، H.، ... Martin، K. (2003). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الخامسة). فريمان ، دبليو إتش آند كومباني.
4. لوكي ، م. (2008). البيولوجيا الغشائية الهيكلية: مع أسس الكيمياء الحيوية والفيزيائية الحيوية. مطبعة جامعة كامبريدج. تم الاسترجاع من www.cambrudge.org/9780521856553
5. نيلسون ، دي إل إل ، وكوكس ، إم إم (2009). مبادئ ليهنغر للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة).
6. Nothaft، H.، & Szymanski، C. M. (2010). غليكوزيل البروتين في البكتيريا: أحلى من أي وقت مضى. مراجعات الطبيعة, 8(11) ، 765-778.
7. Ohtsubo، K.، & Marth، J. D. (2006). الغليكوزيل في الآليات الخلوية للصحة والأمراض. خلية, 126(5) ، 855-867.
8. Spiro، R. G. (2002). glycosylation البروتين: الطبيعة والتوزيع والتكوين الأنزيمي وتأثيرات مرض السندات السكرية. غليكوبيولوغي, 12(4) ، 43R-53R.
9. Stowell، S.R.، Ju، T.، & Cummings، R. D. (2015). البروتين السكري في السرطان. الاستعراض السنوي لعلم الأمراض: آليات المرض, 10(1) ، 473-510.
10. ستراسر ، ر. (2016). الغليكوزيل البروتين النباتي. غليكوبيولوغي, 26(9) ، 926-939.
11. Xu، C.، & Ng، D. T. W. (2015). مراقبة جودة الغليكوزيل الموجهة للبروتين للطي. الطبيعة تستعرض بيولوجيا الخلية الجزيئية, 16(12) ، 742-752.
12. Zhang، X.، & Wang، Y. (2016). مراقبة جودة الغليكوزيل بواسطة هيكل جولجي. مجلة البيولوجيا الجزيئية, 428(16) ، 3183-3193.