Glicosilação ligada ao N

Via de Biossíntese das glicoproteínas ligadas ao N: A síntese da glicoproteína N-linked começa no retículo endoplasmático, continua no Golgi e termina na membrana plasmática, onde as glicoproteínas N-linked ou são secretadas ou ficam embutidas na membrana plasmática.

A biossíntese das glicotoxinas N-linked ocorre através de 3 etapas principais:

1. Síntese do oligossacarídeo precursor ligado ao dolicol
2. Na transferência em bloco do oligossacarídeo precursor para a proteína
3. Processamento do oligossacarídeo

Síntese, transferência em bloco e corte inicial do oligossacarídeo precursor ocorre no retículo endoplasmático (ER). O subsequente processamento e modificação da cadeia de oligossacarídeos é realizado no aparelho de Golgi.

A síntese de glicoproteínas é assim separada espacialmente em diferentes compartimentos celulares. Portanto, o tipo de N-glicano sintetizado, depende da sua acessibilidade às diferentes enzimas presentes nestes compartimentos celulares.

No entanto, apesar da diversidade, todos os N-glicanos são sintetizados através de uma via comum com uma estrutura de núcleo comum de glucanos. Este núcleo de glucosamina é então elaborado e modificado, resultando numa gama diversificada de estruturas de N-glicanos.

Síntese do precursor oligossacarídeoEdit

O processo de glicosilação ligada ao N começa com a formação de açúcar GlcNAc ligado ao dolicol. O dolichol é uma molécula lipídica composta por unidades de isopreno repetidas. Esta molécula é encontrada ligada à membrana das ER. As moléculas de açúcar estão ligadas ao dolichol através de uma ligação de pirofosfato (um fosfato estava originalmente ligado ao dolichol e o segundo fosfato provinha do açúcar nucleotídeo). A cadeia do oligossacarídeo é então estendida através da adição de várias moléculas de açúcar de forma gradual para formar um oligossacarídeo precursor.

A montagem deste oligossacarídeo precursor ocorre em duas fases: Fase I e II. A Fase I ocorre no lado citoplasmático da ER e a Fase II ocorre no lado luminal da ER.

A molécula precursora, pronta para ser transferida para uma proteína, consiste em 2 GlcNAc, 9 manose e 3 moléculas de glicose.

Síntese passo a passo do oligossacarídeo precursor no lúmen da ER durante a glicosilação N-linked: o diagrama ilustra os passos que ocorrem tanto na Fase I como na Fase II, conforme descrito na tabela.

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Transferência de glicano para a proteinEdit

Após a formação do oligossacarídeo precursor, o glicano completo é então transferido para o polipéptido nascente no lúmen da membrana ER. Esta reacção é impulsionada pela energia libertada pela clivagem da ligação do pirofosfato entre a molécula dolichol-glicano. Existem três condições a cumprir antes que um glicano seja transferido para um polipéptido nascente:

• Asparagina deve estar localizada numa sequência de consenso específico na estrutura primária (Asn-X-Ser ou Asn-X-Thr ou, em raras instâncias, Asn-X-Cys).
• Asparagina deve estar localizada adequadamente na estrutura tridimensional da proteína (Os açúcares são moléculas polares e, portanto, precisam ser fixados à asparagina localizada na superfície da proteína e não enterrada dentro da proteína)
• Asparagina deve ser encontrada no lado luminal do retículo endoplasmático para que a glicosilação ligada a N seja iniciada. Os resíduos alvo são encontrados nas proteínas secretoras ou nas regiões da proteína transmembrana que enfrenta o lúmen.

Oligosacariltransferase é a enzima responsável pelo reconhecimento da sequência de consenso e pela transferência do glicano precursor para um aceitador de polipeptídeos que está sendo traduzido no retículo endoplasmático do lúmen. A glicosilação ligada ao N é, portanto, um evento co-tradicional

Processamento de glicanoEdit

Processamento de Glicano nas ER e Golgi.

Processamento de Glicano N é realizado no retículo endoplasmático e no corpo Golgi. O corte inicial da molécula precursora ocorre no RE e o subsequente processamento ocorre no Golgi.

Upão transferindo o glicano completo para o polipéptido nascente, dois resíduos de glicose são removidos da estrutura. Enzimas conhecidas como glicosidases removem alguns resíduos de açúcar. Estas enzimas podem quebrar as ligações glicosídicas usando uma molécula de água. Estas enzimas são exoglicósidases, uma vez que só funcionam em resíduos de monossacarídeos localizados na extremidade não redutora do glicosídeo. Esta etapa inicial de corte é pensada para actuar como uma etapa de controlo de qualidade nas ER para monitorizar a dobragem da proteína.

Após a proteína ser dobrada correctamente, dois resíduos de glucose são removidos pela glucosidase I e II. A remoção do terceiro resíduo final de glicose sinaliza que a glicoproteína está pronta para o trânsito das Urgências para o cis-Golgi. A manosidase nas Urgências catalisa a remoção desta glicose final. No entanto, se a proteína não for dobrada adequadamente, os resíduos de glicose não são removidos e, portanto, a glicoproteína não pode deixar o retículo endoplasmático. Uma proteína chaperone (calnexin/calreticulina) liga-se à proteína desdobrada ou parcialmente dobrada para ajudar a dobrar a proteína.

O passo seguinte envolve a adição e remoção de resíduos de açúcar no cis-Golgi. Estas modificações são catalisadas por glicosiltransferases e glicosidases, respectivamente. No cis-Golgi, uma série de mannósidases remove alguns ou todos os quatro resíduos de manose em α-1,2 links. Enquanto na porção medial do Golgi, as glicosiltransferases adicionam resíduos de açúcar à estrutura do núcleo da glicosilcana, dando origem aos três principais tipos de glicosilcanas: as glicosilcanas de manose alta, híbridas e complexas.

Os três principais tipos de glicosilcanas.

• A manose alta é, em essência, apenas duas N-acetilglucosaminas com muitos resíduos de manose, muitas vezes quase tantos quantos os observados nos oligossacarídeos precursores antes de serem ligados à proteína.
• Oligossacarídeos complexos são assim denominados porque podem conter quase todos os outros tipos de sacarídeos, incluindo mais do que as duas N-acetilglucosaminas originais.
• Oligossacarídeos híbridos contêm um resíduo de manose de um lado do ramo, enquanto do outro lado uma N-acetilglucosamina inicia um ramo complexo.

A ordem de adição de açúcares às cadeias crescentes de glucosamina é determinada pelas especificidades do substrato das enzimas e o seu acesso ao substrato à medida que estas se movem pelo caminho secreto. Assim, a organização desta maquinaria dentro de uma célula desempenha um papel importante na determinação de quais glucanas são feitas.

Enzimas no GolgiEdit

As enzimas de Golgi desempenham um papel fundamental na determinação da síntese dos vários tipos de glucanas. A ordem de ação das enzimas é refletida em sua posição na pilha Golgi:

Em archaea e procariotasEdit

Caminho simples de biossíntese de N-glicano foram encontrados em procariotas e arcaea. Entretanto, em comparação com as eucariotas, a estrutura final dos glúcanos em eubactérias e arquebactérias não parece diferir muito do precursor inicial feito no retículo endoplasmático. Na eucariotas, o precursor original do oligossacarídeo é modificado extensivamente no caminho para a superfície celular.