Glicozilarea N-legată

Calea de biosinteză a glicoproteinelor N-legate: Sinteza glicanului N-legat începe în reticulul endoplasmatic, continuă în Golgi și se termină la nivelul membranei plasmatice, unde glicoproteinele N-legate sunt fie secretate, fie devin încorporate în membrana plasmatică.

Biosinteza glicanilor legați de N are loc prin 3 etape majore:

1. Sinteza oligozaharidului precursor legat de dolicol
2. Transferul în bloc al oligozaharidului precursor la proteină
3. Procesarea oligozaharidului

Sinteza, transferul în bloc și tăierea inițială a oligozaharidului precursor au loc în reticulul endoplasmatic (RE). Prelucrarea și modificarea ulterioară a lanțului de oligozaharide se realizează în aparatul Golgi.

Sinteza glicoproteinelor este astfel separată spațial în diferite compartimente celulare. Prin urmare, tipul de N-glican sintetizat, depinde de accesibilitatea sa la diferite enzime prezente în aceste compartimente celulare.

Cu toate acestea, în ciuda diversității, toți N-glicanii sunt sintetizați printr-o cale comună cu o structură comună a glicanului de bază.structura glicanului de bază este alcătuită în esență din două reziduuri de N-acetilglucozamină și trei reziduuri de mannoză. Acest glican nucleu este apoi elaborat și modificat în continuare, rezultând o gamă diversă de structuri de N-glicani.

Sinteza oligozaharidelor precursoareEdit

Procesul de glicozilare N-legată începe cu formarea zahărului GlcNAc legat de dolicol. Dolicolul este o moleculă lipidică compusă din unități izoprenice repetitive. Această moleculă se găsește atașată la membrana ER. Moleculele de zahăr sunt atașate de dolicol printr-o legătură de pirofosfat (un fosfat a fost inițial legat de dolicol, iar cel de-al doilea fosfat provine de la zahărul nucleotid). Lanțul oligozaharidic este apoi extins prin adăugarea de diverse molecule de zahăr în mod etapizat pentru a forma o oligozaharidă precursoare.

Asamblarea acestei oligozaharide precursoare are loc în două faze: Faza I și II. Faza I are loc pe partea citoplasmatică a RE, iar faza II are loc pe partea luminală a RE.

Molcula precursoare, gata să fie transferată către o proteină, este formată din 2 molecule de GlcNAc, 9 molecule de mannoză și 3 molecule de glucoză.

Sinteza pas cu pas a oligozaharidei precursoare în lumenul ER în timpul glicozilării N-legate: diagrama ilustrează etapele care au loc atât în faza I, cât și în faza II, așa cum sunt descrise în tabel.

Transferul glicanului către proteinăEdit

După ce oligozaharida precursoare este formată, glicanul finalizat este apoi transferat către polipeptidul nașcent din lumenul membranei ER. Această reacție este condusă de energia eliberată de scindarea legăturii de pirofosfat dintre molecula de dolicol-glican.Există trei condiții care trebuie îndeplinite înainte ca un glican să fie transferat la o polipeptidă nazală:

• Asparagina trebuie să fie localizată într-o secvență consensuală specifică în structura primară (Asn-X-Ser sau Asn-X-Thr sau, în cazuri rare, Asn-X-Cys).
• Asparagina trebuie să fie localizată în mod corespunzător în structura tridimensională a proteinei (Zaharurile sunt molecule polare și, prin urmare, trebuie să fie atașate de asparagina situată la suprafața proteinei și nu îngropată în interiorul proteinei)
• Asparagina trebuie să se găsească în partea luminală a reticulului endoplasmatic pentru ca glicozilarea legată de N să fie inițiată. Reziduurile țintă se găsesc fie în proteinele secretorii, fie în regiunile proteinei transmembranare care se confruntă cu lumenul.

Oligozahariltransferaza este enzima responsabilă de recunoașterea secvenței consens și de transferul glicanului precursor către un acceptor polipeptidic care este în curs de traducere în lumenul reticulului endoplasmatic. Glicozilarea legată de N este, prin urmare, este un eveniment co-translațional

Prelucrarea glicanuluiEdit

Prelucrarea glicanului în ER și Golgi.

Prelucrarea glicanului N se realizează în reticulul endoplasmatic și în corpul Golgi. Tunderea inițială a moleculei precursoare are loc în ER, iar procesarea ulterioară are loc în Golgi.

La transferul glicanului finalizat pe polipeptidul nazal, două resturi de glucoză sunt îndepărtate din structură. Enzimele cunoscute sub numele de glicozide elimină unele reziduuri de zahăr. Aceste enzime pot rupe legăturile glicozidice cu ajutorul unei molecule de apă. Aceste enzime sunt exoglicozide, deoarece acționează numai asupra reziduurilor monosacaridice situate la capătul nereducător al glicanului. Se crede că această etapă inițială de tăiere acționează ca o etapă de control al calității în ER pentru a monitoriza plierea proteinei.

După ce proteina este pliată corect, două reziduuri de glucoză sunt îndepărtate de către glucozidază I și II. Îndepărtarea celui de-al treilea reziduu final de glucoză semnalează faptul că glicoproteina este pregătită pentru tranzitul de la ER la cis-Golgi. Mannosidaza ER catalizează eliminarea acestei ultime glucoze. Cu toate acestea, dacă proteina nu este pliată corespunzător, reziduurile de glucoză nu sunt îndepărtate și, astfel, glicoproteina nu poate părăsi reticulul endoplasmatic. O proteină chaperonă (calnexina/calreticulina) se leagă de proteina desfășurată sau parțial pliată pentru a ajuta la plierea proteinei.

Postul următor implică adăugarea și îndepărtarea în continuare a reziduurilor de zahăr în cis-Golgi. Aceste modificări sunt catalizate de glicoziltransferaze și, respectiv, glicozidoze. În cis-Golgi, o serie de mannosidaze elimină unele sau toate cele patru reziduuri de mannoză din legăturile α-1,2. În timp ce în porțiunea mediană a Golgi, glicoziltransferazele adaugă reziduuri de zahăr la structura nucleului glicanic, dând naștere celor trei tipuri principale de glicani: glicani cu conținut ridicat de mannoză, hibrizi și glicani complecși.

Cele trei tipuri principale de glicani.

• Granuloza înaltă este, în esență, doar două N-acetilglucozamine cu multe reziduuri de mannoză, adesea aproape la fel de multe ca cele observate în oligozaharidele precursoare înainte de a fi atașate la proteină.
• Oligozaharidele complexe sunt denumite astfel deoarece pot conține aproape orice număr de celelalte tipuri de zaharide, inclusiv mai multe decât cele două N-acetilglucozamine inițiale.
• Oligozaharidele hibride conțin un reziduu de mannoză pe o parte a ramurii, în timp ce pe cealaltă parte o N-acetilglucozamină inițiază o ramură complexă.

Ordinea de adăugare a zaharurilor la lanțurile glicanice în creștere este determinată de specificitățile de substrat ale enzimelor și de accesul acestora la substrat pe măsură ce se deplasează pe calea secretorie. Astfel, organizarea acestei mașinării în cadrul unei celule joacă un rol important în determinarea glicanilor care sunt produși.

Enzimele din GolgiEdit

Enzimele din Golgi joacă un rol cheie în determinarea sintezei diferitelor tipuri de glicani. Ordinea de acțiune a enzimelor este reflectată de poziția lor în stiva Golgi:

În archaea și procarioteEdit

Calea similară de biosinteză a N-glicanilor a fost găsită la procariote și archaea. Cu toate acestea, în comparație cu eucariotele, structura finală a glicanului la eubacterii și archaea nu pare să difere foarte mult de precursorul inițial realizat în reticulul endoplasmatic. La eucariote, oligozaharidul precursor inițial este modificat în mod extensiv pe traseul către suprafața celulară.

.