Glikozylacja

N-linked glycosylationEdit

N-linked glycosylation jest bardzo rozpowszechnioną formą glikozylacji i jest ważna dla składania wielu eukariotycznych glikoprotein oraz dla przyłączania komórki do komórki i macierzy komórkowo-ekstrakomórkowej. Proces N-liniowej glikozylacji zachodzi u eukariotów w ¶wiatle retikulum endoplazmatycznego oraz szeroko u archaidów, ale bardzo rzadko u bakterii. Oprócz ich funkcji w składaniu białek i przyłączaniu komórek, N-linked glikany białka mogą modulować funkcję białka, w niektórych przypadkach działając jako przełącznik on/off.

O-linked glycosylationEdit

O-linked glycosylation jest formą glikozylacji, która występuje u eukariotów w aparacie Golgiego, ale występuje również u archaea i bakterii.

Fosfoserynowa glikozylacjaEdit

W literaturze odnotowano glikany fosfoserynowe z ksylozy, fukozy, mannozy i GlcNAc. Fucose i GlcNAc zostały znalezione tylko w Dictyostelium discoideum, mannoza w Leishmania mexicana, i ksyloza w Trypanosoma cruzi. Mannozę odnotowano ostatnio u kręgowca, myszy Mus musculus, na dystroglikanie alfa receptora lamininy na powierzchni komórki4. Zasugerowano, że to rzadkie odkrycie może być związane z faktem, że alfa dystroglikan jest wysoce konserwowany od niższych kręgowców do ssaków.

C-mannozylacjaEdit

Cząsteczka mannozy jest przyłączana do C2 pierwszego tryptofanu sekwencji

Cukier mannoza jest dodawany do pierwszej reszty tryptofanu w sekwencji W-X-X-W (W oznacza tryptofan; X oznacza dowolny aminokwas). Wiązanie C-C tworzy się między pierwszym węglem alfa-mannozy i drugim węglem tryptofanu. Jednak nie wszystkie sekwencje, które mają taki wzór, są mannozylowane. Ustalono, że w rzeczywistości tylko dwie trzecie z nich ulega mannozylacji i że istnieje wyraźna preferencja, aby drugim aminokwasem był jeden z aminokwasów polarnych (Ser, Ala, Gly i Thr), aby mogło dojść do mannozylacji. Ostatnio nastąpił przełom w technice przewidywania, czy dana sekwencja będzie miała miejsce mannozylacji, czy też nie, który zapewnia dokładność 93% w przeciwieństwie do dokładności 67%, jeśli weźmiemy pod uwagę tylko motyw WXXW.

Thrombospondyny są jednymi z białek najczęściej modyfikowanych w ten sposób. Istnieje jednak inna grupa białek, które ulegają C-mannozylacji – receptory cytokin typu I. C-mannozylacja jest nietypowa, ponieważ cukier jest związany z węglem, a nie z reaktywnym atomem, takim jak azot czy tlen. W 2011 roku określono pierwszą strukturę krystaliczną białka zawierającego ten typ glikozylacji – ludzkiego składnika dopełniacza 8. Obecnie ustalono, że 18% białek ludzkich, wydzielanych i transmembranowych, ulega procesowi C-mannozylacji. Liczne badania wykazały, że proces ten odgrywa ważną rolę w sekrecji białek zawierających trombospondynę typu 1, które są zatrzymywane w retikulum endoplazmatycznym, jeśli nie ulegają C-mannozylacji. Wyjaśnia to, dlaczego jeden z typów receptorów cytokin, receptor erytropoetyny, pozostał w retikulum endoplazmatycznym, jeśli brakowało mu miejsc C-mannozylacji.

Tworzenie kotwic GPI (glifikacja)Edycja

Glifikacja jest specjalną formą glikozylacji, która charakteryzuje się tworzeniem kotwicy GPI. W tym rodzaju glikozylacji białko jest przyłączone do kotwicy lipidowej, poprzez łańcuch glikanowy. (Patrz również prenylacja.)

Chemiczna glikozylacjaEdit

Glikozylacja może być również przeprowadzona przy użyciu narzędzi syntetycznej chemii organicznej. W przeciwieństwie do procesów biochemicznych, syntetyczna glikozylacja opiera się w dużym stopniu na grupach ochronnych (np. 4,6-O-benzyliden) w celu osiągnięcia pożądanej regioselektywności. Innym wyzwaniem związanym z chemiczną glikozylacją jest stereoselektywność, ponieważ każde wiązanie glikozydowe ma dwa wyjścia stereologiczne, α/β lub cis/trans. Generalnie, synteza α- lub cis-glikozydu jest trudniejsza. Opracowano nowe metody oparte na udziale rozpuszczalnika lub tworzeniu bicyklicznych jonów sulfonowych jako chiralnych grup pomocniczych.

Nieenzymatyczna glikozylacjaEdit

Nieenzymatyczna glikozylacja jest również znana jako glikacja lub nieenzymatyczna glikacja. Jest to reakcja spontaniczna i rodzaj potranslacyjnej modyfikacji białek, czyli zmieniająca ich strukturę i aktywność biologiczną. Polega na kowalencyjnym przyłączeniu pomiędzy grupą karbonową cukru redukującego (głównie glukozy i fruktozy) a łańcuchem bocznym aminokwasu białka. W procesie tym nie jest potrzebna interwencja enzymu. Odbywa się on w poprzek i w pobliżu kanałów wodnych i wystających kanalików.

Na początku reakcja tworzy tymczasowe cząsteczki, które później ulegają różnym reakcjom (rearanżacje Amadoriego, reakcje bazy Schiffa, reakcje Maillarda, sieciowanie…) i tworzą trwałe reszty….) i tworzą trwałe pozostałości znane jako zaawansowane produkty końcowe glikacji (AGEs).

AGEs gromadzą się w długo żyjących białkach zewnątrzkomórkowych, takich jak kolagen, który jest najbardziej glikowanym i strukturalnie obfitym białkiem, szczególnie u ludzi. Ponadto niektóre badania wykazały, że lizyna może wywoływać spontaniczną nieenzymatyczną glikozylację.

Rola AGEsEdit

AGEs są odpowiedzialne za wiele rzeczy. Cząsteczki te odgrywają ważną rolę zwłaszcza w żywieniu, są one odpowiedzialne za brązowawy kolor oraz aromaty i smaki niektórych pokarmów. Wykazano, że gotowanie w wysokiej temperaturze powoduje, że różne produkty spożywcze mają wysoki poziom AGEs.

Mając podwyższony poziom AGEs w organizmie ma bezpośredni wpływ na rozwój wielu chorób. Ma to bezpośredni wpływ na cukrzycę typu 2, która może prowadzić do wielu powikłań, takich jak: zaćma, niewydolność nerek, uszkodzenie serca… A jeśli są one obecne na obniżonym poziomie, zmniejsza się elastyczność skóry, co jest ważnym objawem starzenia się.

Są one również prekursorami wielu hormonów oraz regulują i modyfikują mechanizmy ich receptorów na poziomie DNA.

.