GLICOSILACIÓ DE PROTEÏNES: TIPUS, PROCÉS I FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

La glicosilació de proteïnes és una modificació postraduccional que consisteix en l'addició de cadenes d'oligosacàrids lineals o ramificats a una proteïna. Les glicoproteïnes resultants són generalment proteïnes de superfície i proteïnes de la via secretora.

La glicosilació és una de les modificacions peptídiques més comuns entre els organismes eucariotes, però s'ha demostrat que també té lloc en algunes espècies d'arqueges i bacteris.

Exemple de cadenes d'oligosacàrids que poden unir-se a les proteïnes per glicosilació (Dna 621, from Wikimedia Commons)

En els eucariotes aquest mecanisme ocorre entre el reticle endoplasmàtic (ER) i el complex de Golgi, amb la intervenció de diferents enzims implicats tant en els processos regulatoris com en la formació dels enllaços covalents proteïna + oligosacàrid.

Tipus de glicolisación

Depenent de el lloc d'unió de l'oligosacàrid a la proteïna la glicosilació pot classificar en 4 tipus:

N-

És la més comuna de totes i ocorre quan els oligosacàrids s'uneixen a el nitrogen de el grup amida de residus de asparagina en el motiu Asn-X-Ser / Thr, on X pot ser qualsevol aminoàcid excepte prolina.

O

Quan els carbohidrats s'uneixen a el grup hidroxil de la serina, treonina, hidroxilisina o tirosina. És una modificació menys comú i són exemples proteïnes com el col·lagen, la glicoforina i les mucines.

C-

Consisteix en l'addició d'un residu de manosa que s'uneix a la proteïna per un enllaç CC amb el C2 de el grup indol en residus de triptòfan.

Glipiación (de l'anglès "

Un polisacàrid actua com a pont per unir una proteïna a una àncora de glicosilfosfatidilinositol (GPI) a la membrana.

procés

en eucariotes

La N -glicosilación és la que ha estat estudiada amb més detall. En les cèl·lules de mamífers el procés comença en el ER rugós, on un polisacàrid preformat s'uneix a les proteïnes a mesura que aquestes van emergint dels ribosomes.

Aquest polisacàrid precursor està compost per 14 residus de sucres, que són: 3 residus de glucosa (Glc), 9 de manosa (Man) i 2 de N-acetil glucosamina (GlcNAc).

Aquest precursor és comú en plantes, animals i organismes eucariotes unicel·lulars. El mateix està unit a la membrana gràcies a un enllaç amb una molècula d'dolicol, un lípid isoprenoide embegut en la membrana de l'ER.

Després de la seva síntesi, el oligosacàrid és transferit pel complex enzimàtic oligosacariltransferasa a un residu d'asparagina inclòs en la seqüència tri peptídica Asn-X-Ser / Thr d'una proteïna mentre aquesta es va traduint.

Els tres residus de Glc a l'extrem de l'oligosacàrid serveixen com a senyal de la correcta síntesi d'aquest, i són escindits costat d'un dels residus de Man abans que la proteïna sigui portada cap a l'aparell de Golgi per a processament addicional.

Un cop a l'aparell de Golgi, les porcions d'oligosacàrids units a les glicoproteïnes poden ser modificades per l'addició de residus de galactosa, àcid siàlic, fucosa i molts altres, el que rendeix cadenes de molta més varietat i complexitat.

Processament de oliosacáridos (Dna 621, from Wikimedia Commons)

La maquinària enzimàtica que es necessita per dur a terme els processos de glicosilació inclou nombroses glicosiltransferases per l'addició dels sucres, glicosidases per a la seva remoció, i diferents transportadors de sucres nucleòtids per l'aportació dels residus emprats com a substrats.

en procariotes

Els bacteris no posseeixen sistemes de membranes intracel·lulars, de manera que la formació de l'oligosacàrid inicial (de sol 7 residus) ocorre en el costat citosòlic de la membrana plasmàtica.

Aquest precursor és sintetitzat sobre un lípid que després és translocat per una flipasa dependent d'ATP cap a l'espai periplasmàtic, on ocorre la glicosilació.

Una altra diferència important entre la glicosilació d'eucariotes i procariotes és que l'enzim transferasa d'oligosacàrids (oligosacariltransferasa) de bacteris pot transferir els residus de sucres a porcions lliures de proteïnes ja plegades, no a mesura que aquestes són traduïdes pels ribosomes.

A més, el motiu peptídic que reconeix aquest enzim no és la mateixa seqüència tri peptídica eucariota.

funcions

Els N -oligosacáridos units a les glicoproteïnes serveixen diversos propòsits. Per exemple, algunes proteïnes requereixen d'aquesta modificació postraduccional per aconseguir el plegament adequat de la seva estructura.

A altres els proveeix estabilitat, bé sigui per evitar la degradació proteolítica o perquè aquesta porció els és necessària per complir la seva funció biològica.

Ja que els oligosacàrids posseeixen un fort caràcter hidrofílic, la seva addició covalent a una proteïna modifica necessàriament la seva polaritat i solubilitat, el que pot tenir rellevància des del punt de vista funcional.

Un cop adherits a proteïnes membranals, els oligosacàrids són valuosos portadors d'informació. Participen en els processos de senyalització, comunicació, reconeixement, migració i adhesió cel·lular.

Tenen un important paper en la coagulació sanguínia, cicatrització i resposta immune, així com també en el processament de control de qualitat de proteïnes, que és depenent de glicanos i indispensable per a la cèl·lula.

importància

A el menys 18 malalties genètiques han estat relacionades amb la glicosilació de proteïnes en humans, algunes de les quals impliquen un pobre desenvolupament físic i mental, mentre que altres poden ser mortals.

Hi ha un nombre creixent de descobriments relacionats amb malalties de glicosilació, especialment en pacients pediàtrics. Molts d'aquests desordres són congènits i tenen a veure amb defectes associats a les etapes inicials de formació dels oligosacàrids o amb la regulació dels enzims que participen en aquests processos.

Ja que gran part de les proteïnes glicosilades conformen el glicocàlix, hi ha un interès creixent en comprovar que mutacions o alteracions en els processos de glicosilació puguin guardar relació amb el canvi de l'microambient de les cèl·lules tumorals i amb això, promoure a la progressió de tumors i desenvolupament de metàstasis en pacients amb càncer.

referències

1. Aebi, M. (2013). N-linked protein glycosylation in the ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833 (11), 2430-2437.
2. Dennis, JW, Granovsky, M., & Warren, CE (1999). Protein glycosylation in development and disease. BioEssays, 21 (5), 412-421.
3. Lodish et, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5th ed.). Freeman, WH & Company.
4. Luckey, M. (2008). Membrane structural biology: with biochemical and biophysical foundations. Cambridge University Press. Retrieved from www.cambrudge.org/9780521856553
5. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Principis de Bioquímica. Edicions Omega (5th ed.).
6. Nothaft, H., & Szymanski, CM (2010). Protein glycosylation in bacteri: Sweeter than ever. Nature Reviews Microbiology, 8 (11), 765-778.
7. Ohtsubo, K., & Marth, JD (2006). Glycosylation in lular Mechanisms of Health and Disease. Cell, 126 (5), 855-867.
8. Spiro, RG (2002). Protein glycosylation: nature, distribution, Enzymatic formation, and disease Implications of glycopeptide bonds. Glycobiology, 12 (4), 43r-53r.
9. Stowell, Sr., Dj, T., & Cummings, RD (2015). Protein Glycosylation in Cancer. Annual Review of Pathology: Mechanisms of Disease, 10 (1), 473-510.
10. Strasser, R. (2016). Plant protein glycosylation. Glycobiology, 26 (9), 926-939.
11. Xu, C., & Ng, DTW (2015). Glycosylation-directed quality control of protein folding. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 16 (12), 742-752.
12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Glycosylation Quality Control by the Golgi Structure. Journal of Molecular Biology, 428 (16), 3183-3193.