Посттрансляційна модифікація глікозилювання Зв’язок структури функції білка білка
4. Роль доліхолфосфату в N-глікозилюванні
5. Синтез олігосахариду, пов'язаного з доліхол-пірофосфатом та CDG I
7. Інтернет-посилання та бібліографічні посилання
Глікозилювання відбувається у всіх еукаріотів і нещодавно було продемонстровано у бактерій.
Глікозилювання - це по суті посттрансляційна модифікація, яка додає глікани. Наприклад, імуноглобуліни глікозильовані. Глікозильовані білки призначені для секреції або інтеграції в плазматичну мембрану.
Глікозилювання відбувається в ендоплазматичній сітці. Закінчення ланцюгів гліканів (гідроліз чашки вихідного вуглеводу, розгалуження, подовження ланцюгів) проводиться в апараті Гольджі.
Всі глікани, додані до білків, утворюють глікому. Полісахаридні ланцюги часто розгалужені, а вуглеводна частина глікозильованих білків варіює, за вагою, від 1 до 50% маси цілого.
Осе-ланцюги пов'язані з білками за допомогою O-глікозидних або N-глікозидних зв'язків залежно від місця їх закріплення. Ланцюги, зв’язані O-глікозидними зв’язками, є коротшими (від 1 до 3 осі залишків) і більш мінливими, ніж зв’язані N-глікозидними зв’язками, які можуть утворювати дерева.
Визначення структури глікопротеїнів на сьогодні є однією з найскладніших робіт. Причина проста: кожна озо має кілька вільних гідроксилів, і кожна може зв’язуватися з іншою осею або сполукою. Таким чином, кількість полісахаридів, які можуть утворитися, величезна: наприклад, лише з трьома дозами існує кілька сотень конфігурацій. .
Існують інші типи глікозилювання:
- гліпірування (якір GPI)
- С-глікозилювання (розпізнаний мотив: Trp-X-X-Trp)
- фосфоглікозилювання (в організмах Лейшманії, Трипаносоми та Диктиостелію)
Нарешті, на додаток до різних типів глікозилювання, самі глікани можуть бути модифіковані. Це збільшує різноманітність глікопротеїдів даного протеома. Ці модифікації:
- сульфатування залишків манози та N-ацетилглюкозаміну, які утворюють глікозаміноглікани, компоненти протеогліканів у позаклітинному матриксі.
- ацетилювання сиалової кислоти для збільшення білкових взаємодій.
- фосфорилювання залишків маннози (манноза-6 фосфату) деяких білків-попередників лізосом, щоб забезпечити торгівлю лізосомами шляхом зв’язування з фосфатним рецептором маннози-6 в апараті Гольджі.
Ступінь складності доданих гліканів поєднується з еволюцією розглянутого організму. Основними сахаридами, доданими в розгалужені ланцюги гліканів, є: N-ацетилглюкозамін, манноза, фукоза, N-ацетилнейрамінова кислота (сиалова кислота), ксилоза, галактоза, глюкоза, N-ацетилгалактозамін.
2. О-глікозилювання
О-глікозилювання каталізується глікопротеїнами глікозилтрансферазами. Ця модифікація відповідає зв'язку між:
- N-ацетил галактозамін та кисень з гідроксильної групи серину або треоніну (малюнок нижче)
- галактози та кисню з гідроксильної групи залишку гідроксилізину в колагені
Залишки цукру додаються безпосередньо до цільових амінокислот, одна за одною та в активованій формі, тобто пов'язані з нуклеотидом.
3. N-глікозилювання
N-глікозилювання, по суті, є ко-трансляційним: насправді глікан приєднується до поліпептидного ланцюга під час біосинтезу та під час його транспортування в ендоплазматичному ретикулумі.
N означає, що глікан ковалентно приєднаний до азоту амідної групи аспарагіну (одиниця Asn-X- [Ser/Thr]). Цукор, який безпосередньо приєднується до аспарагіну, - це N-ацетилглюкозамін .
Збірка попередників гліканів
Олігосахариди, приєднані за допомогою N-глікозидного зв'язку, походять від молекули-попередника, що містить 14 оз: N-ацетилглюкозамін (GlcNAc), маннозу (Man) та глюкозу (Glc).
Дозрівання гліканів в апараті Гольджі
На цій стадії глікозилювання всі N-глікозильовані глікопротеїни мають однакову структуру попередників гліканів.
Дозрівання цих гліканів в апараті Гольджі поєднує розщеплення і додавання оз, щоб урізноманітнити глікани кожного типу глікопротеїнів.
Як і при біосинтезі попередників гліканів, цей шлях дозрівання для отримання різних олігосахаридів дуже впорядкований, і кожен етап залежить від попереднього етапу.
З цією метою ферменти, що беруть участь у цих модифікаціях, розділяються в різних цистернах апарату Гольджі.
Глікани, яким судилося стати складними олігосахаридами, розрізаються в апараті Гольджі маннозидазою I та маннозидазою II і глікозилюються трансферазою GlcNAc, що призводить до загальної базової структури.
Ця основна структура є субстратом множинних глікозилтрансфераз, які послідовно переносять залишки з цукрових нуклеотидів. Це призводить до розгалужених ланцюгів олігосахаридів змінної довжини, що складаються з GlcNAc, галактози, N-ацетилнейрамінової кислоти та фукози.
Всі глікопротеїни, які досягають цієї стадії, стійкі до гідролізу гліканів ендоглікозидазою Н, яка експериментально використовується для визначення, чи містить глікопротеїн високий вміст манози або складні олігосахариди.
Ферменти N-глікозилювання
- глікозидази (глюкозилтрансфераза, UDP - глюкоза: глікопротеїн глюкозилтрансфераза або UGGT))
- глікозилтранферази (глюкозидази I і II, маннозидаза I).
- білки, які втручаються в апарат Гольджі: транспортер (антипорт, який обмінює [озе/нуклеотид дифосфат] на нуклеотид монофосфат) і нуклеотид дифосфатаза
Молекули сімейства тунікаміцинів є структурними аналогами цукру-нуклеотидів і продукуються різними видами Streptomyces .
У еукаріотів вони інгібують UDP-N-ацетилглюкозамін: доліхолфосфат - трансфераза Glc/NAc-1-P, який каталізує початкове N-глікозилювання аспарагіну.
У бактеріях вони інгібують [UDP-N-ацетилмурамоїл-пентапептид: ундекапренол-фосфат - Mur/NAc-пентапептид-1-P транстрансфераза], який каталізує ранню стадію збору пептидогліканів у клітинній стінці.
- маннозидаза 2: утворення глікану (частковий гідроліз чашки глікану) та N - ацетилглюкозамінетрансферази (дозрівання глікану шляхом диктування типу розгалуження нових щеплених цукрів)
- ендоглікозидази D, F, F1, F2, F3, (β-N-ацетил-глюкозамінідаза).
- ендоглікозидаза H (β-N-ацетил-глюкозамінідаза - EC 3.2.1.96): гідролізує N-озидний зв’язок до останнього N-ацетил-глюкозаміну глікану, приєднаного до аспарагіну білка.
- α-нейрамінідаза, β-галактозидаза, фукозидаза, гепараназа.
4. Роль доліхолфосфату в N-глікозилюванні
Для N-глікозилювання потрібний проміжний продукт: доліхолфосфат (гідрофобний мембранний полімер). Він пов’язаний з першою дозою дерева дифосфатною групою.
5. Синтез олігосахариду, пов'язаного з доліхол-пірофосфатом та CDG I ("Вроджений розлад глікозилювання I") - Dupré et al. (2004)
Перші 7 реакцій відбуваються на цитозольній стороні мембрани ендоплазматичного ретикулуму (ER) (ліва частина малюнка нижче).
Моносахариди спочатку активуються в цитозолі шляхом:
- UDP-N-ацетилглюкозамін [UDP-GlcNAc]
- ВВП - манноза [ВВП - людина]
Потім їх прищеплюють доліхол-фосфатом (dol-P).
Жовте коло: назва гена, що кодує фермент, відповідальний за кожен етап. Синій квадрат: етапи, на яких дефіцит ферменту відповідає за CDG (від Ia до Ih).
- ALG: "Глікозилювання, пов’язане з аспарагіном"
- ПММ: фосфоманомутаза
- ІМП: фосфоманозна ізомераза
- DPM: долічил-фосфатна маннозилтрансфераза 1
- MPDU1: дефект використання манозо-фосфатного доліхолу 1
Наступні реакції відбуваються в просвіті ER і використовують донол фосфо-маннозу (dol-P-Man) та доліхол фосфо-глюкозу (dol-P-Glc) як донорів кісток.
Олігосахарилтрансфераза (OST) переносить олігосахарид [Glc3 - Man9 - GlcNAc2] з доліхолпірофосфату на аспарагін, що входить до консенсусної послідовності Asn-X-Ser/Thr поліпептиду, що проходить біосинтез, у просвіті ER.
6. Олігосахарилтрансфераза
Дріжджова олігосахарилтрансфераза (ЄС 2.4.1.119) складається з 9 субодиниць, з яких 3 (Ost1p, Wbp1p та Stt3p) самі є N-глікозильованими.
Нижче - субодиниці Ost4p олігосахарилтрансферази Saccharomyces cerevisiae (Зубков та ін. - 2003). Код доступу: MMDB 26922 - PDB 1RKL
Ost4p - це "мінімембранний" білок, що складається лише з 36 амінокислот.
Нижче, схема ролі субодиниці Ost4p: вона буде виконувати роль молекулярного моста, що опосередковує взаємодію між субодиницями Ost3p та Stt3p.
| 7. Інтернет-посилання та бібліографічні посилання |