Glicoproteína - Glycoprotein
As glicoproteínas são proteínas que contêm de oligossacáridos cadeias ( glicanos ) covalentemente ligados a amino ácidos de cadeias laterais. O carboidrato é anexado à proteína em uma modificação cotranslacional ou pós-tradução . Este processo é conhecido como glicosilação . Proteínas extracelulares secretadas são freqüentemente glicosiladas.
Em proteínas que têm segmentos que se estendem extracelularmente, os segmentos extracelulares também são frequentemente glicosilados. As glicoproteínas também são freqüentemente proteínas integrais importantes da membrana , onde desempenham um papel nas interações célula-célula. É importante distinguir a glicosilação do sistema secretor baseada no retículo endoplasmático da glicosilação citosólica nuclear reversível. As glicoproteínas do citosol e do núcleo podem ser modificadas através da adição reversível de um único resíduo GlcNAc que é considerado recíproco à fosforilação e as funções destes são provavelmente um mecanismo regulador adicional que controla a sinalização baseada na fosforilação. Em contraste, a glicosilação secretora clássica pode ser estruturalmente essencial. Por exemplo, a inibição da glicosilação ligada à asparagina, isto é, ligada a N, pode prevenir o dobramento adequado da glicoproteína e a inibição total pode ser tóxica para uma célula individual. Em contraste, a perturbação do processamento de glicano (remoção enzimática / adição de resíduos de carboidratos ao glicano), que ocorre tanto no retículo endoplasmático quanto no aparelho de Golgi , é dispensável para células isoladas (como evidência de sobrevivência com inibidores de glicosídeos), mas pode levar a humanos doença (distúrbios congênitos de glicosilação) e pode ser letal em modelos animais. Portanto, é provável que o processamento fino de glicanos seja importante para a funcionalidade endógena, como o tráfego de células, mas é provável que isso tenha sido secundário ao seu papel nas interações patógeno-hospedeiro. Um exemplo famoso deste último efeito é o sistema de grupo sanguíneo ABO .
A glicosilação também é conhecida por ocorrer em proteínas nucleocitoplasmáticas na forma de O- GlcNAc .
Tipos de glicosilação
Existem vários tipos de glicosilação, embora os dois primeiros sejam os mais comuns.
- Na N-glicosilação , os açúcares são ligados ao nitrogênio, normalmente na cadeia lateral da amida da asparagina .
- Na O-glicosilação , os açúcares são anexados ao oxigênio, normalmente em serina ou treonina , mas também em tirosina ou aminoácidos não canônicos, como hidroxilisina e hidroxiprolina .
- Na P-glicosilação , os açúcares são anexados ao fósforo em uma fosfoserina .
- Na glicosilação C , os açúcares são ligados diretamente ao carbono, como na adição de manose ao triptofano .
- Na S-glicosilação , um beta- GlcNAc é ligado ao átomo de enxofre de um resíduo de cisteína .
- Na glipiação , um glicolipídeo GPI é ligado ao terminal C de um polipeptídeo , servindo como uma âncora de membrana.
- Na glicação , também conhecida como glicosilação não enzimática, os açúcares são covalentemente ligados a uma proteína ou molécula de lipídio, sem a ação controladora de uma enzima, mas por meio de uma reação de Maillard .
Monossacarídeos
Monossacarídeos comumente encontrados em glicoproteínas eucarióticas incluem:
Açúcar | Modelo | Abreviação |
---|---|---|
β-D-glicose | Hexose | Glc |
β-D-Galactose | Hexose | Garota |
β-D-Manose | Hexose | Cara |
α-L-Fucose | Deoxyhexose | Fuc |
N-acetilgalactosamina | Aminohexose | GalNAc |
N-acetilglucosamina | Aminohexose | GlcNAc |
Ácido N-acetilneuramínico |
Ácido aminononulosônico ( ácido siálico ) |
NeuNAc |
Xilose | Pentose | Xyl |
O (s) grupo (s) de açúcar (es) podem auxiliar no enovelamento das proteínas , melhorar a estabilidade das proteínas e estão envolvidos na sinalização celular.
Exemplos
Um exemplo de glicoproteínas encontradas no corpo são as mucinas , que são secretadas no muco dos tratos respiratório e digestivo. Os açúcares, quando ligados às mucinas, conferem-lhes uma capacidade considerável de retenção de água e também os tornam resistentes à proteólise por enzimas digestivas.
As glicoproteínas são importantes para o reconhecimento dos glóbulos brancos . Exemplos de glicoproteínas no sistema imunológico são:
- moléculas como anticorpos (imunoglobulinas), que interagem diretamente com os antígenos .
- moléculas do complexo principal de histocompatibilidade (ou MHC), que são expressas na superfície das células e interagem com as células T como parte da resposta imune adaptativa.
- antígeno sialil Lewis X na superfície dos leucócitos.
Antígeno H dos antígenos de compatibilidade com sangue ABO. Outros exemplos de glicoproteínas incluem:
- gonadotrofinas (hormônio luteinizante um hormônio folículo-estimulante)
- glicoproteína IIb / IIIa , uma integrina encontrada nas plaquetas que é necessária para a agregação plaquetária normal e aderência ao endotélio .
- componentes da zona pelúcida , que envolve o oócito , e é importante para a interação espermatozoide- ovo.
- glicoproteínas estruturais, que ocorrem no tecido conjuntivo . Eles ajudam a unir as fibras, células e a substância básica do tecido conjuntivo . Eles também podem ajudar os componentes do tecido a se ligarem a substâncias inorgânicas, como o cálcio nos ossos .
- A glicoproteína-41 ( gp41 ) e a glicoproteína-120 ( gp120 ) são proteínas de revestimento viral do HIV.
As glicoproteínas solúveis freqüentemente apresentam alta viscosidade , por exemplo, na clara do ovo e no plasma sanguíneo .
- A miraculina é uma glicoproteína extraída do Synsepalum dulcificum, uma baga que altera os receptores da língua humana para reconhecer os alimentos ácidos como doces.
As glicoproteínas de superfície variáveis permitem que o parasita Trypanosoma, doença do sono, escape da resposta imunológica do hospedeiro.
O pico viral do vírus da imunodeficiência humana é altamente glicosilado. Aproximadamente metade da massa do pico é glicosilação e os glicanos agem para limitar o reconhecimento de anticorpos, pois os glicanos são montados pela célula hospedeira e, portanto, são em grande parte "próprios". Com o tempo, alguns pacientes podem desenvolver anticorpos para reconhecer os glicanos do HIV e quase todos os chamados 'anticorpos amplamente neutralizantes (bnAbs) reconhecem alguns glicanos. Isso é possível principalmente porque a densidade excepcionalmente alta de glicanos impede a maturação normal de glicano e, portanto, eles ficam presos no estado prematuro de alta manose. Isso fornece uma janela para o reconhecimento imunológico. Além disso, como esses glicanos são muito menos variáveis do que a proteína subjacente, eles surgiram como alvos promissores para o projeto de vacinas.
Hormônios
Os hormônios que são glicoproteínas incluem:
- Hormônio folículo estimulante
- Hormonio luteinizante
- Hormônio estimulador da tireóide
- Gonadotrofina coriónica humana
- Alfa fetoproteína
- Eritropoietina (EPO)
Distinção entre glicoproteínas e proteoglicanos
Citando recomendações para IUPAC:
Uma glicoproteína é um composto contendo carboidrato (ou glicano) covalentemente ligado à proteína. O carboidrato pode estar na forma de um monossacarídeo, dissacarídeo (s). oligossacarídeo (s), polissacarídeo (s) ou seus derivados (por exemplo, sulfo- ou fosfo-substituído). Uma, algumas ou muitas unidades de carboidratos podem estar presentes. Os proteoglicanos são uma subclasse de glicoproteínas nas quais as unidades de carboidratos são polissacarídeos que contêm amino açúcares. Esses polissacarídeos também são conhecidos como glicosaminoglicanos.
Funções
Função | Glicoproteínas |
---|---|
Molécula estrutural | Colágenos |
Lubrificante e agente protetor | Mucins |
Molécula de transporte | Transferrina , ceruloplasmina |
Molécula imunológica | Imunoglobulinas , antígenos de histocompatibilidade |
Hormônio | Gonadotrofina coriônica humana (HCG), hormônio estimulador da tireoide (TSH) |
Enzima | Vários, por exemplo, fosfatase alcalina , patatina |
Local de reconhecimento de fixação de células | Várias proteínas envolvidas nas interações célula-célula (por exemplo, espermatozóide - oócito ), vírus-célula, bactéria-célula e hormônio-célula |
Proteína anticongelante | Certas proteínas plasmáticas de peixes de água fria |
Interaja com carboidratos específicos | Lectinas , selectinas (lectinas de adesão celular), anticorpos |
Receptor | Várias proteínas envolvidas na ação de hormônios e drogas |
Afeta o dobramento de certas proteínas | Calnexina , calreticulina |
Regulamento de desenvolvimento | Notch e seus análogos, proteínas-chave no desenvolvimento |
Hemostasia (e trombose ) | Glicoproteínas específicas nas membranas superficiais das plaquetas |
Análise
Uma variedade de métodos usados na detecção, purificação e análise estrutural de glicoproteínas são
Método | Usar |
---|---|
Coloração de Schiff com ácido periódico | Detecta glicoproteínas como bandas rosa após a separação eletroforética . |
Incubação de células cultivadas com glicoproteínas como bandas de decaimento radioativo | Leva à detecção de um açúcar radioativo após a separação eletroforética. |
Tratamento com endo- ou exoglicosidase ou fosfolipases apropriadas | As mudanças resultantes na migração eletroforética ajudam a distinguir entre proteínas com ligações N-glicano, O-glicano ou GPI e também entre alta manose e N-glicanos complexos. |
Agarose - lectina cromatografia em coluna , de afinidade de lectina cromatografia | Para purificar glicoproteínas ou glicopeptídeos que se ligam à lectina particular usada. |
Eletroforese de afinidade com lectina | As mudanças resultantes na migração eletroforética ajudam a distinguir e caracterizar as glicoformas , isto é, variantes de uma glicoproteína que se diferencia em carboidratos. |
Análise de composição após hidrólise ácida | Identifica os açúcares que a glicoproteína contém e sua estequiometria. |
Espectrometria de massa | Fornece informações sobre massa molecular , composição, sequência e, às vezes, ramificação de uma cadeia de glicano. Também pode ser usado para perfis de glicosilação específicos do local. |
Espectroscopia NMR | Para identificar açúcares específicos, sua sequência, ligações e a natureza anomérica da cadeia glicosídica. |
Espalhamento de luz em múltiplos ângulos | Em conjunto com a cromatografia de exclusão de tamanho, absorção de UV / Vis e refratometria diferencial, fornece informações sobre a massa molecular , relação proteína-carboidrato, estado de agregação, tamanho e, às vezes, ramificação de uma cadeia de glicano. Em conjunto com a análise de gradiente de composição, analisa a auto e hetero-associação para determinar a afinidade de ligação e estequiometria com proteínas ou carboidratos em solução sem marcação. |
Interferometria de polarização dupla | Mede os mecanismos subjacentes às interações biomoleculares, incluindo taxas de reação, afinidades e alterações conformacionais associadas . |
Análise de metilação (ligação) | Para determinar a ligação entre açúcares. |
Sequenciamento de aminoácidos ou cDNA | Determinação da sequência de aminoácidos. |
Veja também
Notas e referências
links externos
- Proteínas de reconhecimento de glicano
- Estrutura da Cadeia de Glicoproteínas e Carboidratos - Home Page para Aprendizagem de Química Ambiental
- Biochemistry 5thE 11.3. Carboidratos podem ser ligados a proteínas para formar glicoproteínas
- Carbohydrate Chemistry and Glycobiology: A Web Tour SPECIAL WeB SUPPLEMENT Science 23 de março de 2001 Vol 291, Issue 5512, Pages 2263-2502
- Glicoproteínas na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA Medical Subject Headings (MeSH)
- Emanual Maverakis; et al. "Glicanos no sistema imunológico e a teoria alterada da autoimunidade dos glicanos" (PDF) .
- Importância biológica da glicosilação de uma proteína