Chia sẻ:
Glycosyl hóa các loại protein, quá trình và chức năng
các glycosyl hóa protein là một sửa đổi sau dịch mã bao gồm việc bổ sung các chuỗi oligosacarit tuyến tính hoặc phân nhánh vào protein. Các glycoprotein thu được nói chung là protein bề mặt và protein của con đường bài tiết.
Glycosyl hóa là một trong những sửa đổi peptide phổ biến nhất trong số các sinh vật nhân chuẩn, nhưng nó đã được chứng minh là cũng xảy ra ở một số loài vi khuẩn cổ và vi khuẩn.
Ở sinh vật nhân chuẩn, cơ chế này xảy ra giữa mạng lưới nội chất (ER) và phức hợp Golgi, với sự can thiệp của các enzyme khác nhau tham gia vào cả quá trình điều hòa và hình thành liên kết protein hóa trị + oligosacarit.
Chỉ số
- 1 loại glycolisation
- 1.1 N-glycosyl hóa
- 1.2 glycosyl hóa
- 1.3 mannosyl hóa
- 1.4 Glipiation (từ tiếng Anh "Glypiation")
- 2 quá trình
- 2.1 Ở sinh vật nhân chuẩn
- 2.2 Ở sinh vật nhân sơ
- 3 chức năng
- 3.1 Tầm quan trọng
- 4 tài liệu tham khảo
Các loại glycolisation
Tùy thuộc vào vị trí gắn của oligosacarit với protein, glycosyl hóa có thể được phân thành 4 loại:
N-glycosyl hóa
Nó là phổ biến nhất trong tất cả và xảy ra khi các oligosacarit liên kết với nitơ của nhóm amide của dư lượng măng tây trong mô típ Asn-X-Ser / Thr, trong đó X có thể là bất kỳ axit amin nào ngoại trừ proline.
Ôi-glycosyl hóa
Khi carbohydrate liên kết với nhóm hydroxyl của serine, threonine, hydroxylysine hoặc tyrosine. Đây là một sửa đổi ít phổ biến hơn và ví dụ là các protein như collagen, glycophorin và chất nhầy.
C-quản lý
Nó bao gồm việc bổ sung dư lượng mannose liên kết với protein bằng liên kết C-C với C2 của nhóm indole trong dư lượng tryptophan.
Glipiación (từ tiếng Anh "Glypiation ")
Một polysacarit hoạt động như một cầu nối để gắn protein với neo glycosylphosphatidylinositol (GPI) trong màng.
Quy trình
Ở sinh vật nhân chuẩn
các N-glycosylation là một trong đó đã được nghiên cứu chi tiết hơn. Trong các tế bào động vật có vú, quá trình bắt đầu trong ER thô, nơi một polysacarit được tạo thành trước liên kết với các protein khi chúng xuất hiện từ các ribosome.
Tiền chất polysacarit cho biết bao gồm 14 dư lượng đường, cụ thể là: 3 glucose (Glc), 9 mannose (Man) và 2 dư lượng N-acetyl glucosamine (GlcNAc).
Tiền chất này là phổ biến ở thực vật, động vật và sinh vật nhân chuẩn đơn bào. Nó được liên kết với màng nhờ liên kết với phân tử dolichol, một lipid isoprenoid được nhúng trong màng ER.
Sau khi tổng hợp, oligosacarit được chuyển bởi phức hợp enzyme oligosacaryltransferase thành dư lượng asparagine có trong trình tự tri-peptid Asn-X-Ser / Thr của protein trong khi nó đang được dịch.
Ba dư lượng Glc ở cuối oligosacarit đóng vai trò là tín hiệu cho sự tổng hợp chính xác của chất này và chúng được loại bỏ cùng với một trong các dư lượng Man trước khi protein được đưa đến bộ máy Golgi để xử lý tiếp..
Khi đã ở trong bộ máy Golgi, các phần oligosacarit liên kết với glycoprotein có thể được sửa đổi bằng cách bổ sung dư lượng galactose, axit sialic, fucose và nhiều loại khác, tạo ra chuỗi có độ đa dạng và phức tạp hơn nhiều.
Các máy móc enzyme cần thiết để thực hiện các quá trình glycosyl hóa bao gồm nhiều glycosyltransferase để bổ sung đường, glycosidase để loại bỏ chúng và các chất vận chuyển khác nhau của đường nucleotide để đóng góp chất thải được sử dụng làm chất nền.
Ở sinh vật nhân sơ
Vi khuẩn không có hệ thống màng nội bào, do đó sự hình thành oligosacarit ban đầu (chỉ có 7 dư lượng) xảy ra ở phía tế bào của màng sinh chất.
Tiền chất này được tổng hợp trên một lipid sau đó được dịch bởi một flipase phụ thuộc ATP vào không gian periplasmic, nơi xảy ra quá trình glycosyl hóa.
Một sự khác biệt quan trọng khác giữa quá trình glycosyl hóa của eukaryote và prokaryote là enzyme transferase oligosacarit (oligosacaryltransferase) có thể chuyển các dư lượng đường thành các phần protein đã được gấp lại, chứ không phải do các ribosome dịch mã..
Ngoài ra, mô-đun peptide nhận ra enzyme này không phải là trình tự tri peptidic eukaryote tương tự.
Chức năng
các N-Oligosacarit liên kết với glycoprotein phục vụ một số mục đích. Ví dụ, một số protein yêu cầu sửa đổi sau dịch mã này để đạt được sự gấp gọn của cấu trúc của chúng.
Đối với những người khác, nó cung cấp sự ổn định, bằng cách tránh sự phân hủy protein hoặc bởi vì phần này là cần thiết để thực hiện chức năng sinh học của nó.
Vì oligosacarit có bản chất ưa nước mạnh, việc bổ sung cộng hóa trị của chúng vào protein nhất thiết phải điều chỉnh độ phân cực và độ hòa tan của chúng, có thể liên quan đến chức năng.
Sau khi gắn vào protein màng, oligosacarit là chất mang thông tin có giá trị. Họ tham gia vào các quá trình truyền tín hiệu, liên lạc, nhận biết, di chuyển và kết dính tế bào.
Chúng có vai trò quan trọng trong quá trình đông máu, chữa bệnh và đáp ứng miễn dịch, cũng như trong quá trình xử lý kiểm soát chất lượng protein, phụ thuộc vào glycans và không thể thiếu cho tế bào.
Ý nghĩa
Ít nhất 18 bệnh di truyền có liên quan đến quá trình glycosyl hóa protein ở người, một số bệnh liên quan đến sự phát triển thể chất và tinh thần kém, trong khi những bệnh khác có thể gây tử vong.
Ngày càng có nhiều khám phá liên quan đến các bệnh glycosyl hóa, đặc biệt là ở bệnh nhi. Nhiều trong số các rối loạn này là bẩm sinh và phải làm với các khiếm khuyết liên quan đến giai đoạn ban đầu của sự hình thành oligosacarit hoặc với sự điều hòa của các enzyme liên quan đến các quá trình này.
Do một phần lớn các protein glycosyl hóa tạo nên glycocalyx, nên ngày càng có nhiều mối quan tâm trong việc kiểm tra các đột biến hoặc thay đổi trong quá trình glycosyl hóa có thể liên quan đến sự thay đổi môi trường vi mô của các tế bào khối u và nhờ đó, thúc đẩy sự tiến triển của khối u và sự phát triển của di căn ở bệnh nhân ung thư.
Tài liệu tham khảo
- Aebi, M. (2013). Phản ứng glycosyl hóa protein liên kết trong ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833(11), 2430-2437.
- Dennis, J. W., Granovsky, M., & Warren, C. E. (1999). Glycosyl hóa protein trong sự phát triển và bệnh tật. BioEssays, 21(5), 412-421.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Sinh học tế bào phân tử (Tái bản lần thứ 5). Freeman, W. H. & Công ty.
- Luckey, M. (2008). Sinh học cấu trúc màng: với nền tảng sinh hóa và sinh lý. Nhà xuất bản Đại học Cambridge. Lấy từ www.cambrudge.org/9780521856553
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Nguyên tắc sinh hóa của Lehninger. Phiên bản Omega (Tái bản lần thứ 5).
- Nothaft, H., & Szymanski, C. M. (2010). Protein glycosyl hóa ở vi khuẩn: Ngọt hơn bao giờ hết. Tự nhiên Nhận xét Vi sinh, 8(11), 765-778.
- Ohtsubo, K., & Marth, J. D. (2006). Glycosyl hóa trong cơ chế tế bào của sức khỏe và bệnh tật. Tế bào, 126(5), 855-867.
- Spiro, R. G. (2002). Glycosyl hóa protein: bản chất, phân phối, hình thành enzyme và ý nghĩa bệnh của liên kết glycopeptide. Glycobiology, 12(4), 43R-53R.
- Stowell, S.R., Ju, T., & Cummings, R. D. (2015). Glycosyl hóa protein trong ung thư. Đánh giá thường niên về bệnh lý: Cơ chế gây bệnh, 10(1), 473-510.
- Strasser, R. (2016). Glycosyl hóa thực vật. Glycobiology, 26(9), 926-939.
- Xu, C., & Ng, D. T. W. (2015). Kiểm soát chất lượng theo hướng glycosyl hóa của protein gấp. Tự nhiên Nhận xét Sinh học tế bào phân tử, 16(12), 742-752.
- Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Kiểm soát chất lượng glycosyl hóa theo cấu trúc Golgi. Tạp chí sinh học phân tử, 428(16), 3183-3193.