Glykosylaatio

N-sidoksinen glykosylaatioEdit

N-sidoksinen glykosylaatio on hyvin yleinen glykosylaatiomuoto, ja se on tärkeä monien eukaryoottisten glykoproteiinien taittumiselle sekä solu-solu- ja solun ekstrasellulaarimatriisin kiinnittymiselle. N-sidonnaista glykosylaatiota tapahtuu eukaryooteissa endoplasmisen retikulumin luumenissa ja laajalti arkeologeissa, mutta hyvin harvoin bakteereissa. Sen lisäksi, että proteiinin N-sidoksiset glykaanit toimivat proteiinien taittumisessa ja soluun kiinnittymisessä, ne voivat myös muokata proteiinin toimintaa ja toimia joissakin tapauksissa on/off-kytkiminä.

O-sidoksinen glykosylaatio Muokkaa

O-sidoksinen glykosylaatio on glykosylaatiomuoto, jota esiintyy eukaryooteissa Golgin laitteessa, mutta jota esiintyy myös arkeissa ja bakteereissa.

FosfoseriiniglykosylaatioEdit

Kirjallisuudessa on raportoitu ksyloosi-, fukoosi-, mannoosi- ja glcNAc-fosfoseriiniglykaaneja. Fukoosia ja glcNAc:ia on löydetty vain Dictyostelium discoideumista, mannoosia Leishmania mexicanasta ja ksyloosia Trypanosoma cruzista. Mannoosia on äskettäin raportoitu selkärankaisella, hiirellä (Mus musculus), solupinnan laminiinireseptorin alfa-dystroglykaanissa4. On ehdotettu, että tämä harvinainen havainto saattaa liittyä siihen, että alfa-dystroglykaanit ovat hyvin konservoituneita alemmista selkärankaisista nisäkkäisiin.

C-mannosylaatioEdit

Mannoosimolekyyli liitetään sekvenssin ensimmäisen tryptofaanin C2:een

Mannoosisokeri liitetään sekvenssin W-X-X-W ensimmäiseen tryptofaanijäämään (W tarkoittaa tryptofaania; X on jokin aminohappo). C-C-sidos muodostuu alfa-mannoosin ensimmäisen hiilen ja tryptofaanin toisen hiilen välille. Kaikki sekvenssit, joissa on tämä kuvio, eivät kuitenkaan ole mannosyloidut. On todettu, että itse asiassa vain kaksi kolmasosaa on mannosylointiin kykeneviä ja että toisen aminohapon on selvästi oltava yksi polaarisista aminohapoista (Ser, Ala, Gly ja Thr), jotta mannosylointi tapahtuisi. Äskettäin on tehty läpimurto tekniikassa, jolla ennustetaan, onko sekvenssissä mannosylaatiokohta vai ei, ja jonka tarkkuus on 93 %, kun se on 67 %, jos tarkastellaan vain WXXW-motiivia.

Trombospondiinit ovat yksi yleisimmin tällä tavoin muunnetuista proteiineista. On kuitenkin toinenkin ryhmä proteiineja, jotka käyvät läpi C-mannosylaatiota, tyypin I sytokiinireseptorit. C-mannosylaatio on epätavallista, koska sokeri liittyy hiileen eikä reaktiiviseen atomiin, kuten typpeen tai happeen. Vuonna 2011 määritettiin ensimmäinen kiderakenne proteiinista, joka sisältää tämäntyyppistä glykosylaatiota – ihmisen komplementtikomponentti 8:n kiderakenne. Tällä hetkellä tiedetään, että 18 prosenttia ihmisen proteiineista, erittyneistä ja transmembraanisista proteiineista käy läpi C-mannosylaatioprosessin. Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, että tällä prosessilla on tärkeä rooli Trombospondiini-tyypin 1 sisältävien proteiinien erittymisessä, jotka pysyvät endoplasmisessa retikulumissa, jos niille ei tapahdu C-mannosylaatiota Tämä selittää, miksi eräs sytokiinireseptorityyppi, erytropoietiinireseptori, pysyi endoplasmisessa retikulumissa, jos siltä puuttui C-mannosylaatiokohtia.

GPI-ankkureiden muodostuminen (glypiaatio)Edit

Glypiaatio on erityinen glykosylaation muoto, johon liittyy GPI-ankkurin muodostuminen. Tällaisessa glykosylaatiossa proteiini kiinnittyy lipidiankkuriin glykaaniketjun välityksellä. (Ks. myös prenylaatio.)

Kemiallinen glykosylaatioEdit

Glykosylaatio voidaan toteuttaa myös synteettisen orgaanisen kemian keinoin. Toisin kuin biokemialliset prosessit, synteettinen glykokemia nojaa voimakkaasti suojaryhmiin (esim. 4,6-O-bentsylideeni) halutun regioselektiivisyyden saavuttamiseksi. Toinen kemiallisen glykosylaation haaste on stereoselektiivisyys, sillä jokaisella glykosidisidoksella on kaksi stereotulosta, α/β tai cis/trans. Yleensä α- tai cis-glykosidia on haastavampi syntetisoida. Uusia menetelmiä on kehitetty, jotka perustuvat liuottimen osallistumiseen tai biyklisten sulfoniumionien muodostamiseen kiraalisena apuryhmänä.

Ei-entsymaattinen glykosylaatio Muokkaa

Eientsymaattinen glykosylaatio tunnetaan myös nimellä glykaatio tai ei-entsymaattinen glykaatio. Se on spontaani reaktio ja eräänlainen proteiinien translaation jälkeinen modifikaatio eli se muuttaa niiden rakennetta ja biologista aktiivisuutta. Se on pelkistävän sokerin (pääasiassa glukoosin ja fruktoosin) karbonyyliryhmän ja proteiinin aminohapon sivuketjun välinen kovalenttinen kiinnittyminen. Tässä prosessissa ei tarvita entsyymiä. Se tapahtuu vesikanavien ja ulkonevien tubulusten poikki ja niiden läheisyydessä.

Aluksi reaktio muodostaa väliaikaisia molekyylejä, jotka myöhemmin käyvät läpi erilaisia reaktioita (Amadorin uudelleenjärjestelyt, Schiffin emäsreaktiot, Maillardin reaktiot, ristisidokset…) ja muodostavat pysyviä jäämiä, joita kutsutaan kehittyneiksi glykaation lopputuotteiksi (Advanced Glycation end-products, AGE).

AGE:t kerääntyvät pitkäikäisiin solunulkoisiin proteiineihin, kuten kollageeniin, joka on glykoitunein ja rakenteellisesti runsain proteiini, erityisesti ihmisillä. Lisäksi jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että lysiini voi laukaista spontaania ei-entsymaattista glykosylaatiota.

AGE:iden rooliEdit

AGE:t ovat vastuussa monista asioista. Näillä molekyyleillä on tärkeä rooli erityisesti ravitsemuksessa, ne ovat vastuussa joidenkin elintarvikkeiden ruskehtavasta väristä sekä aromista ja mausta. On osoitettu, että kypsennys korkeassa lämpötilassa johtaa siihen, että eri elintarvikkeissa on korkeita AGE-pitoisuuksia.

Korostuneet AGE-pitoisuudet elimistössä vaikuttavat suoraan monien sairauksien kehittymiseen. Sillä on suora vaikutus tyypin 2 diabetekseen, joka voi johtaa moniin komplikaatioihin, kuten kaihiin, munuaisten vajaatoimintaan, sydänvaurioihin,… Ja jos niiden määrä on vähentynyt, ihon kimmoisuus vähenee, mikä on tärkeä ikääntymisen oire.

Hormonit ovat myös monien hormonien esiasteita, ja ne säätelevät ja muokkaavat niiden reseptorimekanismeja DNA:n tasolla.

Kaikki hormonit ovat myös monien hormonien esiasteita.