- โครงสร้าง
- คุณสมบัติ
- โครงสร้าง
- การจดจำเซลล์
- การยึดเกาะของเซลล์
- Glycoproteins เป็นเป้าหมายในการรักษา
- บทเรียน
- ตัวอย่าง
- อ้างอิง
ไกลโคโปรตีนหรือไกลโคโปรตีนที่มีโปรตีนที่เป็นส่วนหนึ่งของครอบครัวที่ดีของ glycoconjugates เมมเบรนและมีอยู่ในสัตว์พืชและจุลินทรีย์เช่นแบคทีเรียยีสต์ , และเคีย
พวกเขาได้รับการกำหนดเป็นครั้งแรกในปี 1908 โดยคณะกรรมการระบบการตั้งชื่อโปรตีนของ American Society of Biochemists และเป็นผลมาจากการรวมกันของไกลโคซิดิกของโปรตีนที่มีส่วนของคาร์โบไฮเดรตที่เรียกว่ากลูแคน
โครงสร้างของเล็คตินโมโนเมอร์ของพืชตระกูลถั่ว (ที่มา: ผู้ใช้: Tomixdf จาก Wikimedia Commons)
เป็นโปรตีนที่มีมากโดยเฉพาะบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์จำนวนมากและเป็นส่วนสำคัญของชั้นคาร์โบไฮเดรตที่ปกคลุมพวกมันซึ่งในหลาย ๆ กรณีเรียกว่าไกลโคคาลิกซ์
โปรตีนตั้งต้นของไกลโคโปรตีนถูกดัดแปลงโควาเลนต์ในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและกอลจิคอมเพล็กซ์ของยูคาริโอตจำนวนมากหลังการแปลแม้ว่าจะมีไกลโคซิเลชันในไซโทซอลด้วย แต่ก็พบได้น้อยกว่าและเกิดขึ้นกับน้ำตาลเพียงชนิดเดียว .
โปรตีนไกลโคซิเลชั่นมักมีผลต่อการทำงานที่สำคัญเนื่องจากสามารถมีส่วนร่วมในการพับและดังนั้นในการสร้างโครงสร้างระดับตติยภูมิ
ไกลแคนมีหน้าที่ที่สำคัญทางชีวภาพหลายประการสำหรับเซลล์เนื่องจากสามารถกำหนดความจำเพาะของเซลล์และมีส่วนร่วมในกระบวนการส่งสัญญาณภายในเซลล์และระหว่างเซลล์เนื่องจากเป็นลิแกนด์สำหรับตัวรับภายในและภายนอกเซลล์
ไกลโคโปรตีนเช่นเดียวกับส่วนที่เหลือของไกลโคคอนจูเกตมีความสำคัญมากที่เซลล์จะอุทิศจีโนมได้ถึง 1% ให้กับเครื่องจักรกลไกลโคซิเลชั่นและในมนุษย์มากกว่า 70% ของโปรตีนถูกดัดแปลงโดยไกลโคซิเลชัน
โครงสร้าง
โครงสร้างของไกลโคโปรตีนได้รับการศึกษาตามลำดับกรดอะมิโนไซต์ของไกลโคไซเลชันภายในลำดับและโครงสร้างของส่วนไกลแคนที่จับตัวกันที่ไซต์เหล่านี้
โซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมโยงโดยไกลโคซิเลชันกับโปรตีนเหล่านี้โดยทั่วไปมีความหลากหลายมาก แต่จะสั้นเนื่องจากมีน้ำตาลตกค้างไม่เกิน 15 โปรตีนบางชนิดมีห่วงโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์เส้นเดียว แต่โปรตีนบางชนิดอาจมีมากกว่าหนึ่งสายพันธุ์และอาจแตกแขนงได้
การรวมกันระหว่างโอลิโกแซ็กคาไรด์และโปรตีนเกิดขึ้นผ่านคาร์บอนที่ผิดปกติของคาร์โบไฮเดรตและกลุ่มไฮดรอกซิล (-OH) ของสารตกค้างของซีรีนหรือ ธ รีโอนีนในกรณีของ O -glycosylation หรือผ่านไนโตรเจนของเอไมด์ของสารตกค้างแอสพาราจิน ในกรณีของ N-glycosylation
คาร์โบไฮเดรตที่ถูกผูกไว้สามารถแสดงถึง 70% ของน้ำหนักโมเลกุลของไกลโคโปรตีนและลักษณะของส่วนคาร์โบไฮเดรต (ขนาดและประจุเป็นต้น) สามารถป้องกันโปรตีนบางชนิดจากการย่อยโปรตีนของเอนไซม์
โปรตีนชนิดเดียวกันสามารถมีรูปแบบไกลโคซิเลชันที่แตกต่างกันในเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันซึ่งทำให้เป็นไกลโคโปรตีนที่แตกต่างกันเนื่องจากโครงสร้างที่สมบูรณ์ไม่เพียง แต่รวมถึงสารตกค้างของกรดอะมิโนและการจัดเรียงเชิงพื้นที่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ติดอยู่ด้วย
ในบรรดาน้ำตาลตกค้างที่พบในไกลโคโปรตีนซ้ำ ๆ ได้แก่ D-galactose, D-mannose, D-glucose, L-fucose, D-xylose, L-arabinofuranose, N-acetyl-D-glucosamine, N-acetyl -D-galactosamine กรดเซียลิกและการปรับเปลี่ยนทั้งหมดเหล่านี้
คุณสมบัติ
โครงสร้าง
จากมุมมองของโครงสร้างไกลโคโปรตีนให้โซ่คาร์โบไฮเดรตที่มีส่วนร่วมในการปกป้องและการหล่อลื่นของเซลล์เนื่องจากพวกมันสามารถให้ความชุ่มชื้นและสร้างสารที่มีความหนืดซึ่งต่อต้านการรุกรานทางกลและทางเคมี
ไกลโคโปรตีนบางชนิดยังพบได้ในแบคทีเรียและอาร์เคียซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของชั้น S ซึ่งเป็นชั้นนอกสุดของซองเซลล์
นอกจากนี้ยังพบว่าเป็นส่วนประกอบของโปรตีนแฟลกเจลลินซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเส้นใยแฟลกเจลลาที่ใช้เป็นอวัยวะในการเคลื่อนที่
พืชยังมีไกลโคโปรตีนที่มีโครงสร้างซึ่งมีลักษณะเป็นรูปแบบไกลโคซิเลชันที่ซับซ้อนและสามารถพบได้เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างผนังเซลล์หรือในเมทริกซ์นอกเซลล์
การจดจำเซลล์
Glycoproteins ทำหน้าที่สำคัญในฐานะไซต์การจดจำระหว่างเซลล์เนื่องจากตัวรับจำนวนมากบนผิวเซลล์สามารถจดจำลำดับโอลิโกแซ็กคาไรด์เฉพาะได้
ตัวอย่างของการรับรู้ระหว่างเซลล์ที่เกิดขึ้นโดยใช้โซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์บนพื้นผิวเซลล์คือกรณีของการรับรู้ระหว่างไข่กับอสุจิซึ่งจำเป็นสำหรับปรากฏการณ์การปฏิสนธิที่จะเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ
กลุ่มเลือดในมนุษย์ถูกกำหนดโดยเอกลักษณ์ของน้ำตาลที่ติดอยู่กับไกลโคโปรตีนที่ระบุไว้ แอนติบอดีและฮอร์โมนหลายชนิดก็เป็นไกลโคโปรตีนเช่นกันและหน้าที่ของมันจำเป็นต่อการส่งสัญญาณและการป้องกันของร่างกาย
การยึดเกาะของเซลล์
เซลล์ T ของระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีไกลโคโปรตีนที่มีโดเมนการยึดเกาะที่เรียกว่า CD2 ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการกระตุ้นภูมิคุ้มกันเนื่องจากเป็นสื่อกลางในการจับตัวระหว่างเซลล์เม็ดเลือดขาวและแอนติเจนที่นำเสนอผ่านตัวรับ CD58 ไกลโคโปรตีน.
ไวรัสบางชนิดที่มีหน้าที่ในการก่อโรคที่สำคัญสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิดรวมทั้งมนุษย์มีไกลโคโปรตีนที่พื้นผิวซึ่งทำหน้าที่ในกระบวนการยึดเกาะของอนุภาคไวรัสกับเซลล์ที่เป็นปรสิต
ดังกล่าวเป็นกรณีของโปรตีน GP120 ของไวรัสภูมิคุ้มกันบกพร่องที่ได้มาจากมนุษย์หรือเอชไอวีซึ่งทำปฏิกิริยากับโปรตีนพื้นผิวของเซลล์มนุษย์ที่เรียกว่า GP41 และทำงานร่วมกับการเข้าสู่เซลล์ของไวรัส
ในทำนองเดียวกันโปรตีน glycosylated จำนวนมากมีส่วนร่วมในกระบวนการยึดเกาะที่สำคัญของเซลล์ที่เกิดขึ้นในชีวิตปกติของเซลล์ที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
Glycoproteins เป็นเป้าหมายในการรักษา
คอมเพล็กซ์โปรตีน - คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้เป็นเป้าหมายที่ต้องการสำหรับเชื้อโรคหลายชนิดเช่นปรสิตและไวรัสและไกลโคโปรตีนจำนวนมากที่มีรูปแบบไกลโคซิเลชันที่ผิดปกติมีบทบาทสำคัญในโรคแพ้ภูมิตัวเองและมะเร็ง
ด้วยเหตุผลเหล่านี้นักวิจัยหลายคนจึงทำหน้าที่เสนอโปรตีนเหล่านี้ให้เป็นเป้าหมายในการรักษาที่เป็นไปได้และสำหรับการออกแบบวิธีการวินิจฉัยการบำบัดแบบใหม่และแม้กระทั่งการออกแบบวัคซีน
บทเรียน
การจำแนกประเภทของไกลโคโปรตีนนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของพันธะไกลโคซิดิกที่รวมโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตและลักษณะของไกลแคนที่แนบมา
ตามการตกค้างของน้ำตาลอาจมีไกลโคโปรตีนที่มีโมโนแซ็กคาไรด์ไดแซ็กคาไรด์โอลิโกแซ็กคาไรด์โพลีแซ็กคาไรด์และอนุพันธ์ของสิ่งเหล่านี้ ผู้เขียนบางคนพิจารณาการจำแนกประเภทของไกลโคโปรตีนใน:
- โปรตีโอไกลแคนซึ่งเป็นคลาสย่อยภายในกลุ่มไกลโคโปรตีนที่มีในส่วนของคาร์โบไฮเดรตโพลีแซคคาไรด์ประกอบด้วยน้ำตาลอะมิโน (ไกลโคซามิโนไกลแคน) เป็นหลัก
- ไกลโคเปปไทด์ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตที่เชื่อมโยงกับโอลิโกเปปไทด์ที่เกิดจากกรดอะมิโนในรูปแบบ L และ / หรือ D
- กรดอะมิโนไกลโคซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่เชื่อมโยงกับแซคคาไรด์ผ่านพันธะโควาเลนต์ประเภทใดก็ได้
- กรดอะมิโนไกลโคซิลซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่เชื่อมโยงกับส่วนของแซคคาไรด์ผ่านพันธะ O-, N- หรือ S-glycosidic
ในระบบการตั้งชื่อของโปรตีนเหล่านี้จึงเชื่อมโยงกับคาร์โบไฮเดรตคำนำหน้า O-, N- และ S- ถูกใช้เพื่อระบุว่าพันธะใดที่น้ำตาลยึดติดกับห่วงโซ่โพลีเปปไทด์
ตัวอย่าง
- Glycophorin A เป็นหนึ่งในไกลโคโปรตีนที่มีการศึกษาดีที่สุด: เป็นโปรตีนหนึ่งของเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดง (เซลล์หรือเซลล์เม็ดเลือดแดง) และมีโควาเลนต์ 15 สายของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมโยงกับกรดอะมิโนตกค้างในบริเวณขั้ว N a ผ่านพันธะ O-glycosidic และโซ่ที่เชื่อมโยงด้วยพันธะ N-glycosidic
- โปรตีนส่วนใหญ่ในเลือดคือไกลโคโปรตีนและกลุ่มนี้รวมถึงอิมมูโนโกลบูลินและฮอร์โมนหลายชนิด
- แลคตัลบูมินซึ่งเป็นโปรตีนที่มีอยู่ในนมคือไกลโคซิเลตเช่นเดียวกับโปรตีนจากตับอ่อนและไลโซโซม
- เลคตินเป็นโปรตีนที่จับกับคาร์โบไฮเดรตดังนั้นจึงมีหน้าที่หลายอย่างในการจดจำ
- นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องเน้นฮอร์โมนสัตว์หลายชนิดที่เป็นไกลโคโปรตีน ในบรรดาสิ่งเหล่านี้การกล่าวถึงสามารถทำจาก lutropin (LH), follitropin (FSH) และ thyrotropin (TSH) ซึ่งสังเคราะห์ในต่อมใต้สมองส่วนหน้าและ chorionic gonadotropin ที่ผลิตในรกของมนุษย์ไพรเมตและ equines
ฮอร์โมนเหล่านี้มีหน้าที่ในการสืบพันธุ์เนื่องจาก LH กระตุ้นการสร้างสเตียรอยด์ในรังไข่และเซลล์เลย์ดิกที่ลูกอัณฑะ
- คอลลาเจนซึ่งเป็นโปรตีนที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งส่วนใหญ่มีอยู่ในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของสัตว์เป็นตัวแทนของกลุ่มไกลโคโปรตีนขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยโปรตีนมากกว่า 15 ชนิดซึ่งแม้ว่าจะมีลักษณะหลายอย่างที่เหมือนกัน แต่ก็แตกต่างกันมาก
โปรตีนเหล่านี้มีส่วนที่ "ไม่ใช่คอลลาเจน" ซึ่งบางส่วนประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรต
- Extensins เป็นโปรตีนจากพืชที่ประกอบด้วยเครือข่ายของไกลโคโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำซึ่งอุดมไปด้วยสารตกค้างของไฮดรอกซีโพรลีนและซีรีน พบได้ในผนังเซลล์พืชและคิดว่าทำหน้าที่ป้องกันความเครียดและเชื้อโรคประเภทต่างๆ
- พืชยังมีโปรตีนคล้ายเลคตินและตัวอย่างพิเศษคือเลคตินมันฝรั่งซึ่งเห็นได้ชัดว่ามีความสามารถในการรวมตัวของเซลล์เม็ดเลือดเช่นเม็ดเลือดแดง
- สุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุดสามารถตั้งชื่อมิวซินซึ่งเป็นไกลโคโปรตีนที่หลั่งออกมาในเยื่อเมือกและเป็นส่วนหนึ่งของน้ำลายในสัตว์ซึ่งส่วนใหญ่ทำหน้าที่ในการหล่อลื่นและการส่งสัญญาณ
อ้างอิง
- Montreuil, J. , Vliegenthart, J. , & Schachter, H. (1995). ไกลโคโปรตีน (อ. Neuberger & L. Deenen, Eds.). เอลส์
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger หลักการทางชีวเคมี Omega Editions (ฉบับที่ 5) https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Struwe, W. , & Cosgrave, E. (2011). โปรติโอมิกส์เชิงหน้าที่และโครงสร้างของไกลโคโปรตีน (R.Owens & J. Nettleship, Eds.). ลอนดอน: Springer
- Voet, D. , & Voet, J. (2549). ชีวเคมี (ฉบับที่ 3) บทบรรณาธิการMédica Panamericana
- วิตต์แมน, V. (2550). Glycopeptides และ Glycoproteins การสังเคราะห์โครงสร้างและการประยุกต์ใช้ (V. Balzani, J.-M. Lehn, A. de Meijere, S. Ley, K. Houk, S. Schreiber, J. Thiem, Eds.) ไลพ์ซิก: Springer Science + Business Media, LLC