Введение
Белок с олигосахаридными модификациями
Гликопротеины – это белки, содержащие олигосахаридные цепи, ковалентно присоединенные к боковым цепям аминокислот. Углевод присоединяется к белку в процессе котрансляционной или посттрансляционной модификации. Этот процесс известен как гликозилирование. Секретируемые внеклеточные белки часто гликозилированы. В белках, имеющих сегменты, простирающиеся во внеклеточное пространство, внеклеточные сегменты также часто гликозилированы. Гликопротеины часто являются важными интегральными мембранными белками, где они играют роль во взаимодействиях между клетками. Важно различать гликозилирование, происходящее в эндоплазматической сети секреторной системы, и обратимое цитозольное ядерное гликозилирование. Гликопротеины цитозоля и ядра могут быть модифицированы путем обратимого добавления одного остатка GlcNAc, что считается обратным процессу фосфорилированию, и функции этих модификаций, вероятно, представляют собой дополнительный регуляторный механизм, контролирующий сигнализацию на основе фосфорилирования. В отличие от этого, классическое секреторное гликозилирование может быть структурно необходимым. Например, ингибирование аспарагин-связанного, то есть N-связанного, гликозилирования может препятствовать правильному сворачиванию гликопротеина, а полное ингибирование может быть токсичным для клетки. Напротив, нарушение процессинга гликанов (ферментативное удаление/добавление углеводных остатков к гликану), которое происходит как в эндоплазматической сети, так и в аппарате Гольджи, не является необходимым для изолированных клеток (что подтверждается выживанием клеток при использовании ингибиторов гликозидов), но может приводить к заболеваниям человека (врожденные нарушения гликозилирования) и быть летальным в моделях на животных. Следовательно, вероятно, что тонкий процессинг гликанов важен для эндогенной функциональности, такой как клеточный транспорт, но, скорее всего, это вторично по отношению к его роли во взаимодействии хозяина и патогена. Ярким примером этого последнего эффекта является система групп крови АВО. Хотя существуют различные типы гликопротеинов, наиболее распространенными являются N-связанные и O-связанные гликопротеины. Эти два типа гликопротеинов различаются структурными особенностями, которые и определяют их названия. Гликопротеины значительно различаются по составу, образуя множество различных соединений, таких как антитела или гормоны. В связи с широким спектром функций в организме, интерес к синтезу гликопротеинов для медицинского применения возрос. В настоящее время существует несколько методов синтеза гликопротеинов, включая рекомбинацию и гликозилирование белков.
Виды гликозилирования
Существует несколько типов гликозилирования, хотя первые два являются наиболее распространенными. При N-гликозилировании сахара присоединяются к азоту, как правило, к амидной боковой цепи аспарагина. При O-гликозилировании сахара присоединяются к кислороду, как правило, к серину или треонину, но также к тирозину или неканоническим аминокислотам, таким как гидроксилизин и гидроксипролин. При P-гликозилировании сахара присоединяются к фосфору на фосфосерине. При C-гликозилировании сахара присоединяются непосредственно к углероду, например, при добавлении маннозы к триптофану. При S-гликозилировании β-GlcNAc присоединяется к атому серы в остатке цистеина. При глипиляции гликолипид GPI присоединяется к C-концу полипептида, служа мембранным якорем. При гликации, также известной как неферментативное гликозилирование, сахара ковалентно связываются с белковой или липидной молекулой без контролирующего действия фермента, посредством реакции Майяра.
Структура
Критическим структурным элементом всех гликопротеинов является ковалентная связь олигосахаридов с белком.
Примеры
Уникальное взаимодействие между олигосахаридными цепями имеет различные применения. Во-первых, оно помогает в контроле качества, выявляя неправильно свернутые белки. Переменные поверхностные гликопротеины позволяют паразиту, вызывающему сонную болезнь – трипаносоме – избегать иммунного ответа организма хозяина. Вирусный шип вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) обильно гликозилирован. Примерно половина массы шипа приходится на гликозилирование, а гликаны ограничивают распознавание антител, поскольку они собираются клеткой-хозяином и поэтому в значительной степени являются «собственными». Со временем у некоторых пациентов могут развиться антитела, способные распознавать гликоны ВИЧ, и почти все так называемые «широко нейтрализующие антитела» (bnAbs) распознают некоторые гликоны. Это возможно главным образом потому, что необычно высокая плотность гликонов препятствует нормальному созреванию гликонов, в результате чего они остаются в незрелом состоянии с высоким содержанием маннозы. Это создает возможность для иммунного распознавания. Кроме того, поскольку эти гликоны гораздо менее изменчивы, чем лежащий в основе белок, они стали перспективными мишенями для разработки вакцин. P-гликопротеины имеют решающее значение для противоопухолевых исследований благодаря их способности блокировать действие противоопухолевых препаратов. P-гликопротеин, или мультилекарственный транспортер (MDR1), является типом ABC-транспортера, который выводит соединения из клеток. text=Гликопротеин – это соединение, содержащее углевод (или гликан), ковалентно связанный с белком. Углевод может быть в форме моносахарида, дисахарида(ов), олигосахарида(ов), полисахарида(ов) или их производных (например, сульфо- или фосфозамещенных). Может присутствовать одно, несколько или много углеводных звеньев. Протеогликаны – это подкласс гликопротеинов, в которых углеводные звенья являются полисахаридами, содержащими аминосахара. Такие полисахариды также известны как гликозаминогликаны.