Glycoprotein definition og funktion

Et glycoprotein er et type protein molekyle, der har haft en kulhydrat knyttet til det. Processen forekommer enten under proteintransaktion eller som en posttranslational modifikation i en proces kaldet glycosylering.

Carbohydratet er en oligosaccharidkæde (glycan) kovalent bundet til proteinets polypeptidsider. På grund af -OH-grupper af sukkerarter er glycoproteiner mere hydrofile end enkle proteiner. Dette betyder, at glycoproteiner er mere tiltrukket af vand end almindelige proteiner. Molekylets hydrofile natur fører også til den karakteristiske foldning af proteinets tertiære struktur.

Kulhydratet er kort molekyle, ofte forgrenet, og kan bestå af:

• enkle sukkerarter (f.eks. glucose, galactose, mannose, xylose)
• aminosukkere (sukkerarter, der har en aminogruppe, såsom N-acetylglucosamin eller N-acetylgalactosamin)
• sure sukkerarter (sukkerarter, der har en carboxylgruppe, såsom sialinsyre eller N-acetylneuraminsyre)

Glycoproteiner er kategoriseret i henhold til fastgørelsesstedet for kulhydratet til et aminosyre i proteinet.

• O-bundne glycoproteiner er sådanne, hvor carbohydratet binder til oxygenatom (O) i hydroxylgruppen (-OH) i R-gruppen af ​​enten aminosyren threonin eller serin. O-bundne kulhydrater kan også binde til hydroxylysin eller hydroxyprolin. Processen betegnes O-glycosylering. O-bundne glycoproteiner er bundet til sukker inden for Golgi-komplekset.
• N-bundne glycoproteiner har et kulhydrat bundet til nitrogenet (N) i aminogruppen (-NH₂) af R-gruppen af ​​aminosyren asparagin. R-gruppen er sædvanligvis asparagins amid-sidekæde. Bindingsprocessen kaldes N-glycosylering. N-bundne glycoproteiner får deres sukker fra den endoplasmatiske retikulummembran og transporteres derefter til Golgi-komplekset til modifikation.

Mens O-bundne og N-bundne glycoproteiner er de mest almindelige former, er andre forbindelser også mulige:

• P-glycosylering forekommer, når sukkeret binder sig til phosphor af fosfoserin.
• C-glycosylering er, når sukkeret fastgøres til carbonatomet i en aminosyre. Et eksempel er, når sukkeren mannose binder til kulstof i tryptophan.
• Glypiation er, når en glycophosphatidylinositol (GPI) glycolipid fastgøres til carbonterminalen i et polypeptid.

Glycoproteiner fungerer i struktur, reproduktion, immunsystem, hormoner og beskyttelse af celler og organismer.

Glycoproteiner findes på overfladen af ​​lipid-dobbeltlaget i cellemembraner. Deres hydrofile karakter gør det muligt for dem at fungere i det vandige miljø, hvor de virker i celle-celle genkendelse og binding af andre molekyler. Celleoverfladeglycoproteiner er også vigtige for tværbinding af celler og proteiner (f.eks. Kollagen) for at tilføje styrke og stabilitet til et væv. Glycoproteiner i planteceller er det, der gør det muligt for planter at stå lodret mod tyngdekraften.

Glykosylerede proteiner er ikke kun kritiske for intercellulær kommunikation. De hjælper også organsystemer med at kommunikere med hinanden. Glycoproteiner findes i hjernegrå stof, hvor de arbejder sammen med aksoner og synaptosomer.

Hormoner kan være glycoproteiner. Eksempler inkluderer humant chorionisk gonadotropin (HCG) og erythropoietin (EPO).

Blodkoagulation afhænger af glycoproteinerne protrombin, thrombin og fibrinogen.

Cellemarkører kan være glycoproteiner. MN-blodgrupperne skyldes to polymorfe former af glycoprotein glycophorin A. De to former adskiller sig kun af to aminosyrerester, men det er dog nok til at forårsage problemer for personer, der modtager et organ, der er doneret af nogen med en anden blodgruppe. Major Histocompatibility Complex (MHC) og H-antigen fra ABO-blodgruppen adskiller sig med glycosylerede proteiner.

Glycophorin A er også vigtig, fordi det er vedhæftningsstedet til Plasmodium falciparum, en menneskelig blodparasit.

Glycoproteiner er vigtige for reproduktion, fordi de muliggør binding af sædcellen til ægets overflade.

Muciner er glycoproteiner, der findes i slim. Molekylerne beskytter følsomme epiteloverflader, herunder åndedrætsorganerne, urinvejene, fordøjelses- og reproduktive kanaler.

Immunresponsen er afhængig af glycoproteiner. Carbohydratet i antistoffer (som er glycoproteiner) bestemmer det specifikke antigen, det kan binde. B-celler og T-celler har overfladeglycoproteiner, som også binder antigener.

Glycoproteiner henter deres sukker fra en enzymatisk proces, der danner et molekyle, der ikke ville fungere på anden måde. En anden proces, kaldet glycering, binder kovalent sukker til proteiner og lipider. Glykation er ikke en enzymatisk proces. Ofte reducerer eller bortfalder glycering funktionen af ​​det påvirkede molekyle. Glykation forekommer naturligt under aldring og fremskyndes hos diabetespatienter med høje glukoseniveauer i deres blod.

• Berg, Jeremy M., et al. Biokemi. 5. udgave, W.H. Freeman and Company, 2002, pp. 306-309.
• Ivatt, Raymond J. Glycoproteins biologi. Plenum Press, 1984.