Glicosilazione

Glicosilazione N-collegataModifica

N-linked glycosylation è una forma molto prevalente di glicosilazione ed è importante per il ripiegamento di molte glicoproteine eucariotiche e per il legame cellula-cellula e matrice extracellulare. Il processo di glicosilazione N-linked si verifica negli eucarioti nel lume del reticolo endoplasmatico e ampiamente negli archei, ma molto raramente nei batteri. Oltre alla loro funzione nel ripiegamento delle proteine e nel fissaggio cellulare, i glicani N-linked di una proteina possono modulare la funzione di una proteina, in alcuni casi agendo come un interruttore on/off.

O-linked glycosylationEdit

O-linked glycosylation è una forma di glicosilazione che si verifica negli eucarioti nell’apparato di Golgi, ma si verifica anche in archaea e batteri.

Phosphoserine glycosylationEdit

Xylose, fucosio, mannose, e GlcNAc phosphoserine glycans sono stati riportati in letteratura. Il fucosio e il GlcNAc sono stati trovati solo in Dictyostelium discoideum, il mannosio in Leishmania mexicana e lo xilosio in Trypanosoma cruzi. Il mannosio è stato recentemente segnalato in un vertebrato, il topo, Mus musculus, sul recettore di laminina alfa distroglicano4 della superficie cellulare. È stato suggerito che questa rara scoperta può essere legata al fatto che alfa distroglicano è altamente conservato da vertebrati inferiori ai mammiferi.

C-mannosilazioneModifica

La molecola di mannosio è attaccata al C2 del primo triptofano della sequenza

Uno zucchero mannosio è aggiunto al primo residuo di triptofano nella sequenza W-X-X-W (W indica il triptofano; X è qualsiasi aminoacido). Un legame C-C si forma tra il primo carbonio dell’alfa-mannosio e il secondo carbonio del triptofano. Tuttavia, non tutte le sequenze che hanno questo schema sono mannosilate. È stato stabilito che, in effetti, solo due terzi lo sono e che c’è una chiara preferenza per il secondo amminoacido che sia uno di quelli polari (Ser, Ala, Gly e Thr) affinché avvenga la mannosilazione. Recentemente c’è stata una svolta nella tecnica di predire se la sequenza avrà o meno un sito di mannosilazione che fornisce una precisione del 93% contro il 67% di precisione se si considera solo il motivo WXXW.

Le trombospondine sono una delle proteine più comunemente modificate in questo modo. Tuttavia, c’è un altro gruppo di proteine che subiscono la C-mannosilazione, i recettori delle citochine di tipo I. La C-mannosilazione è insolita perché lo zucchero è legato a un carbonio piuttosto che a un atomo reattivo come l’azoto o l’ossigeno. Nel 2011, è stata determinata la prima struttura cristallina di una proteina contenente questo tipo di glicosilazione: quella del componente 8 del complemento umano. Attualmente è stabilito che il 18% delle proteine umane, secrete e transmembrana subiscono il processo di C-mannosilazione. Numerosi studi hanno dimostrato che questo processo gioca un ruolo importante nella secrezione di proteine contenenti Trombospondina di tipo 1 che vengono trattenute nel reticolo endoplasmatico se non subiscono la C-mannosilazione Questo spiega perché un tipo di recettori di citochine, il recettore dell’eritropoietina è rimasto nel reticolo endoplasmatico se manca di siti di C-mannosilazione.

Formazione di ancore GPI (glicazione)Edit

La glicazione è una forma speciale di glicosilazione che presenta la formazione di un’ancora GPI. In questo tipo di glicosilazione una proteina è attaccata ad un’ancora lipidica, attraverso una catena glicanica. (Vedi anche prenilazione.)

Glicosilazione chimicaModifica

La glicosilazione può anche essere effettuata utilizzando gli strumenti della chimica organica sintetica. A differenza dei processi biochimici, la glicochimica sintetica fa molto affidamento sui gruppi protettivi (per esempio il 4,6-O-benzilidene) per ottenere la regioselettività desiderata. L’altra sfida della glicosilazione chimica è la stereoselettività che ogni legame glicosidico ha due esiti stereo, α/β o cis/trans. Generalmente, il glicoside α o cis è più impegnativo da sintetizzare. Sono stati sviluppati nuovi metodi basati sulla partecipazione del solvente o sulla formazione di ioni di solfonio biciclici come gruppi ausiliari chirali.

Glicosilazione non enzimaticaModifica

La glicosilazione non enzimatica è anche conosciuta come glicazione o glicazione non enzimatica. È una reazione spontanea e un tipo di modificazione post-traslazionale delle proteine, il che significa che altera la loro struttura e attività biologica. È il legame covalente tra il gruppo carbonilico di uno zucchero riducente (principalmente glucosio e fruttosio) e la catena laterale degli aminoacidi della proteina. In questo processo non è necessario l’intervento di un enzima. Si svolge attraverso e vicino ai canali d’acqua e ai tubuli sporgenti.

All’inizio, la reazione forma molecole temporanee che in seguito subiscono diverse reazioni (riarrangiamenti Amadori, reazioni di base Schiff, reazioni di Maillard, reticolazioni….) e formano residui permanenti conosciuti come Advanced Glycation end-products (AGEs).

Gli AGEs si accumulano nelle proteine extracellulari a lunga vita come il collagene che è la proteina più glicata e strutturalmente abbondante, specialmente nell’uomo. Inoltre, alcuni studi hanno dimostrato che la lisina può innescare la glicosilazione spontanea non enzimatica.

Ruolo degli AGEsEdit

Gli AGEs sono responsabili di molte cose. Queste molecole giocano un ruolo importante soprattutto nella nutrizione, sono responsabili del colore bruno e degli aromi e sapori di alcuni alimenti. È dimostrato che la cottura ad alta temperatura fa sì che vari prodotti alimentari abbiano alti livelli di AGEs.

Avere livelli elevati di AGEs nel corpo ha un impatto diretto sullo sviluppo di molte malattie. Ha un’implicazione diretta nel diabete mellito di tipo 2 che può portare a molte complicazioni come: cataratta, insufficienza renale, danni al cuore… E, se sono presenti a un livello diminuito, l’elasticità della pelle si riduce, che è un importante sintomo di invecchiamento.

Sono anche i precursori di molti ormoni e regolano e modificano i loro meccanismi recettoriali a livello del DNA.