ارتباط البروتين بالجليكوزيل: الأنواع والعملية والوظائف - مادة الاحياء

و بالغليكوزيل البروتين هو تعديل posttranslational هو إضافة سلاسل قليل السكاريد خطية أو البروتين متفرعة. تكون البروتينات السكرية الناتجة عمومًا بروتينات سطحية وبروتينات المسار الإفرازي.

يعد الارتباط بالجليكوزيل أحد أكثر تعديلات الببتيد شيوعًا بين الكائنات حقيقية النواة ، ولكن ظهر أيضًا أنه يحدث في بعض أنواع العتائق والبكتيريا.

مثال على سلاسل قليلة السكاريد التي يمكن أن ترتبط بالبروتينات عن طريق الارتباط بالجليكوزيل (Dna 621 ، من ويكيميديا كومنز)

في حقيقيات النوى ، تحدث هذه الآلية بين الشبكة الإندوبلازمية (ER) ومركب جولجي ، مع تدخل إنزيمات مختلفة تشارك في كل من العمليات التنظيمية وفي تكوين روابط تساهمية البروتين + قليل السكاريد.

أنواع تحلل السكر

اعتمادًا على موقع ارتباط قليل السكاريد بالبروتين ، يمكن تصنيف الارتباط بالجليكوزيل إلى 4 أنواع:

ن-

إنه الأكثر شيوعًا ويحدث عندما يرتبط السكريات قليلة النيتروجين بالنيتروجين في مجموعة الأميد لبقايا الأسباراجين في شكل Asn-X-Ser / Thr ، حيث يمكن أن يكون X أي حمض أميني باستثناء البرولين.

أو

عندما ترتبط الكربوهيدرات بمجموعة الهيدروكسيل من سيرين أو ثريونين أو هيدروكسيليزين أو تيروسين. إنه تعديل أقل شيوعًا ومن الأمثلة على ذلك البروتينات مثل الكولاجين والجليكوفرين والموسين.

ج-

يتكون من إضافة بقايا مانوز التي ترتبط بالبروتين عن طريق رابطة CC مع C2 لمجموعة الإندول في بقايا التربتوفان.

Glipiation (من الإنجليزية "

يعمل عديد السكاريد كجسر لربط البروتين بمرساة جليكوزيل فوسفاتيديلينوسيتول (GPI) على الغشاء.

معالجة

في حقيقيات النوى

تم دراسة الارتباط بالجليكوزيل N بأكبر قدر من التفصيل. في خلايا الثدييات ، تبدأ العملية في ER الخام ، حيث يرتبط عديد السكاريد المشكل مسبقًا بالبروتينات أثناء خروجها من الريبوسومات.

يتكون عديد السكاريد المذكور من 14 بقايا سكر ، وهي: 3 مخلفات جلوكوز (Glc) و 9 مانوز (Man) و 2 N-acetyl glucosamine (GlcNAc).

هذا السلائف شائع في النباتات والحيوانات والكائنات حقيقية النواة وحيدة الخلية. إنه مرتبط بالغشاء بفضل رابطة مع جزيء dolichol ، وهو دهون إيزوبرينويد مضمن في غشاء ER.

بعد تركيبه ، يتم نقل السكريات قليلة السكاريد بواسطة مركب إنزيم oligosacaryltransferase إلى بقايا الأسباراجين المتضمنة في تسلسل ثلاثي الببتيد Asn-X-Ser / Thr من البروتين أثناء ترجمته.

تعمل بقايا Glc الثلاثة في نهاية قليل السكاريد كإشارة لتخليق قليل السكاريد الصحيح ، ويتم شقها جنبًا إلى جنب مع أحد بقايا مان قبل نقل البروتين إلى جهاز جولجي لمزيد من المعالجة.

بمجرد دخول جهاز جولجي ، يمكن تعديل أجزاء قليل السكاريد المرتبطة بالبروتينات السكرية عن طريق إضافة الجالاكتوز وحمض السياليك والفوكوز والعديد من المخلفات الأخرى ، مما ينتج عنه سلاسل ذات تنوع وتعقيد أكبر بكثير.

معالجة Oliosaccharide (Dna 621 ، من ويكيميديا كومنز)

تشتمل الآلية الأنزيمية اللازمة لتنفيذ عمليات الارتباط بالجليكوزيل على العديد من ناقلات الجليكوزيل لإضافة السكريات ، والجليكوزيدات لإزالتها ، وناقلات السكر النوكليوتيدية المختلفة لمساهمة المخلفات المستخدمة كركائز.

في بدائيات النوى

لا تمتلك البكتيريا أنظمة غشاء داخل الخلايا ، لذلك فإن تكوين السكاريد الأولي (من 7 بقايا فقط) يحدث على الجانب العصاري الخلوي من غشاء البلازما.

يتم تصنيع المادة الأولية المذكورة على دهون يتم نقلها بعد ذلك بواسطة flipase المعتمد على ATP إلى الفضاء المحيطي ، حيث يحدث الارتباط بالجليكوزيل.

هناك اختلاف مهم آخر بين الارتباط بالجليكوزيل بدائية النواة وحقيقية النواة هو أن إنزيم oligosaccharide transferase (oligosacaryltransferase) من البكتيريا يمكنه نقل مخلفات السكر إلى أجزاء خالية من البروتينات المطوية بالفعل ، وليس كما يتم ترجمتها بواسطة الريبوسومات.

علاوة على ذلك ، فإن شكل الببتيد الذي يتعرف عليه هذا الإنزيم ليس هو نفس تسلسل ثلاثي الببتيد حقيقي النواة.

المميزات

تخدم السكريات قليلة السكاريد N المرتبطة بالبروتينات السكرية أغراضًا مختلفة. على سبيل المثال ، تتطلب بعض البروتينات هذا التعديل اللاحق للترجمة لتحقيق الطي المناسب لبنيتها.

بالنسبة للآخرين ، يوفر الاستقرار ، إما عن طريق تجنب التحلل البروتيني أو لأن هذا الجزء ضروري لهم لأداء وظيفتهم البيولوجية.

نظرًا لأن السكريات قليلة الكثافة لها طابع ماء قوي ، فإن إضافتها التساهمية إلى البروتين تعدل بالضرورة قطبيتها وقابليتها للذوبان ، والتي قد تكون ذات صلة من وجهة نظر وظيفية.

بمجرد ربطها ببروتينات الغشاء ، تعتبر السكريات القليلة القيمة ناقلات معلومات قيمة. يشاركون في عمليات إشارات الخلايا ، والتواصل ، والاعتراف ، والهجرة ، والالتصاق.

لها دور مهم في تخثر الدم والشفاء والاستجابة المناعية ، وكذلك في معالجة مراقبة جودة البروتين ، والتي تعتمد على الغليكان ولا غنى عنها للخلية.

أهمية

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

هناك عدد متزايد من الاكتشافات المتعلقة بأمراض الارتباط بالجليكوزيل ، خاصة في مرضى الأطفال. العديد من هذه الاضطرابات خلقية ولها علاقة بالعيوب المرتبطة بالمراحل الأولية لتكوين قليل السكاريد أو بتنظيم الإنزيمات التي تشارك في هذه العمليات.

نظرًا لأن جزءًا كبيرًا من البروتينات التي تحتوي على الجليكوزيلات تشكل منطقة الكاليكس ، فهناك اهتمام متزايد بالتحقق من أن الطفرات أو التغييرات في عمليات الارتباط بالجليكوزيل قد تكون مرتبطة بالتغير في البيئة المكروية للخلايا السرطانية وبالتالي تعزيز تطور الأورام وتطور النقائل لدى مرضى السرطان.

المراجع

إيبي ، م. (2013). الارتباط بالجليكوزيل البروتين المرتبط بـ N في ER. Biochimica et Biophysica Acta، 1833 (11) ، 2430-2437.
دينيس ، جي دبليو ، جرانوفسكي ، إم ، وارين ، سي (1999). ارتباط البروتين بالجليكوزيل في التطور والمرض. BioEssays، 21 (5) ، 412-421.
لوديش ، هـ ، بيرك ، أ ، كايزر ، كاليفورنيا ، كريجر ، إم ، بريتشر ، إيه ، بلوج ، هـ ،… مارتن ، ك. (2003). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الخامسة). فريمان ، دبليو إتش وشركاه.
لوكي ، م. (2008). البيولوجيا التركيبية الغشائية: مع الأسس البيوكيميائية والفيزيائية الحيوية. صحافة جامعة كامبرج. تم الاسترجاع من www.cambrudge.org/9780521856553
نيلسون ، DL ، & Cox ، MM (2009). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة).
Nothaft ، H. ، & Szymanski ، CM (2010). ارتباط البروتين بالجليكوزيل في البكتيريا: أحلى من أي وقت مضى. مراجعات الطبيعة علم الأحياء الدقيقة، 8 (11) ، 765-778.
Ohtsubo ، K. ، & Marth ، JD (2006). الارتباط بالجليكوزيل في الآليات الخلوية للصحة والمرض. الخلية، 126 (5) ، 855-867.
سبيرو ، RG (2002). الارتباط بالجليكوزيل البروتين: الطبيعة والتوزيع والتكوين الأنزيمي والآثار المرضية لسندات جليكوببتيد. Glycobiology، 12 (4) ، 43R-53R.
Stowell ، SR ، Ju ، T. ، & Cummings ، RD (2015). بروتين الجليكوزيل في السرطان. المراجعة السنوية لعلم الأمراض: آليات المرض ، 10 (1) ، 473-510.
ستراسر ، ر. (2016). بروتين النبات بالجليكوزيل. علم الأحياء الجليدية ، 26 (9) ، 926-939.
Xu، C.، & Ng، DTW (2015). مراقبة جودة طي البروتين الموجهة بالجليكوزيل. مراجعات الطبيعة بيولوجيا الخلية الجزيئية ، 16 (12) ، 742-752.
Zhang، X.، & Wang، Y. (2016). مراقبة جودة الارتباط بالجليكوزيل بواسطة هيكل جولجي. مجلة البيولوجيا الجزيئية ، 428 (16) ، 3183-3193.

ارتباط البروتين بالجليكوزيل: الأنواع والعملية والوظائف - مادة الاحياء - 2025