GLIKOSILASI PROTEIN: JENIS, PROSES DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2026

The glycosylation protein adalah pengubahsuaian posttranslational adalah penambahan rantaian oligosakarida linear atau bercabang protein. Glikoprotein yang dihasilkan pada amnya adalah protein permukaan dan protein dari jalur rembesan.

Glikosilasi adalah salah satu pengubahsuaian peptida yang paling biasa di kalangan organisma eukariotik, tetapi ia juga terbukti berlaku pada beberapa spesies archaea dan bakteria.

Contoh rantai oligosakarida yang dapat mengikat protein dengan glikosilasi (Dna 621, dari Wikimedia Commons)

Dalam eukariota, mekanisme ini berlaku antara retikulum endoplasma (ER) dan kompleks Golgi, dengan campur tangan enzim yang berbeza yang terlibat dalam proses pengawalseliaan dan dalam pembentukan ikatan kovalen protein + oligosakarida.

Jenis glikolisis

Bergantung pada laman web oligosakarida yang mengikat protein, glikosilasi dapat dikelaskan kepada 4 jenis:

N-

Ini adalah yang paling umum dari semua dan berlaku apabila oligosakarida mengikat nitrogen kumpulan amida residu asparagin dalam motif Asn-X-Ser / Thr, di mana X boleh menjadi asid amino kecuali prolin.

ATAU

Apabila karbohidrat mengikat kumpulan hidroksil serin, threonine, hydroxylysine, atau tirosin. Ini adalah pengubahsuaian yang kurang biasa dan contohnya adalah protein seperti kolagen, glikoforin, dan mukin.

C-

Ia terdiri daripada penambahan residu mannose yang mengikat protein dengan ikatan CC dengan C2 kumpulan indole dalam residu triptofan.

Glipiation (dari bahasa Inggeris “

Polisakarida bertindak sebagai jambatan untuk melekatkan protein ke sauh glikosilfosfatidilinositol (GPI) pada membran.

Proses

Dalam eukariota

N-glikosilasi adalah yang telah dikaji secara terperinci. Pada sel mamalia, prosesnya bermula pada ER kasar, di mana polisakarida preformed mengikat protein ketika mereka muncul dari ribosom.

Polisakarida prekursor tersebut terdiri daripada 14 residu gula, iaitu: 3 residu glukosa (Glc), 9 mannose (Man) dan 2 N-asetil glukosamin (GlcNAc).

Prekursor ini biasa terjadi pada tumbuhan, haiwan, dan organisma eukariotik bersel tunggal. Ia terikat pada membran berkat ikatan dengan molekul dolichol, lipid isoprenoid yang tertanam di membran ER.

Selepas sintesisnya, oligosakarida dipindahkan oleh kompleks enzim oligosacryltransferase ke residu asparagin yang termasuk dalam urutan tri-peptida Asn-X-Ser / Thr protein semasa ia diterjemahkan.

Ketiga-tiga residu Glc di hujung oligosakarida berfungsi sebagai isyarat untuk sintesis oligosakarida yang betul, dan dibelah bersama dengan salah satu residu Man sebelum protein dibawa ke dalam alat Golgi untuk proses selanjutnya.

Setelah berada di alat Golgi, bahagian oligosakarida yang melekat pada glikoprotein dapat diubah dengan penambahan galaktosa, asid sialik, fukosa, dan banyak residu lain, menghasilkan rantai yang lebih besar dan kerumitan.

Pemprosesan Oliosakarida (Dna 621, dari Wikimedia Commons)

Mesin enzimatik yang diperlukan untuk menjalankan proses glikosilasi merangkumi banyak glikosiltransferase untuk penambahan gula, glikosidase untuk penyingkirannya, dan pengangkut gula nukleotida yang berbeza untuk sumbangan residu yang digunakan sebagai substrat.

Di prokariota

Bakteria tidak mempunyai sistem membran intraselular, jadi pembentukan oligosakarida awal (hanya 7 residu) berlaku pada sisi sitosolik membran plasma.

Prekursor tersebut disintesis pada lipid yang kemudian ditranslokasi oleh flipase yang bergantung pada ATP ke ruang periplasma, di mana glikosilasi berlaku.

Satu lagi perbezaan penting antara glukosilasi eukariotik dan prokariotik adalah bahawa enzim oligosakarida transferase (oligosacaryltransferase) dari bakteria dapat memindahkan residu gula ke bahagian bebas protein yang sudah dilipat, bukan kerana diterjemahkan oleh ribosom.

Selanjutnya, motif peptida yang dikenali oleh enzim ini bukan urutan tri-peptida eukariotik yang sama.

ciri-ciri

N-oligosakarida yang melekat pada glikoprotein berfungsi untuk pelbagai tujuan. Sebagai contoh, beberapa protein memerlukan pengubahsuaian pasca-terjemahan ini untuk mencapai lipatan strukturnya dengan betul.

Bagi yang lain, ia memberikan kestabilan, sama ada dengan mengelakkan degradasi proteolitik atau kerana bahagian ini diperlukan bagi mereka untuk memenuhi fungsi biologi mereka.

Oleh kerana oligosakarida mempunyai sifat hidrofilik yang kuat, penambahan kovalennya pada protein semestinya mengubah polaritas dan kelarutannya, yang mungkin mempunyai kaitan dari sudut fungsional.

Setelah melekat pada protein membran, oligosakarida adalah pembawa maklumat yang berharga. Mereka mengambil bahagian dalam proses pemberian isyarat sel, komunikasi, pengenalan, penghijrahan dan lekatan.

Mereka memiliki peranan penting dalam pembekuan darah, penyembuhan dan tindak balas imun, serta dalam pemrosesan pengendalian kualiti protein, yang bergantung pada glikan dan sangat diperlukan oleh sel.

Kepentingan

Sekurang-kurangnya 18 penyakit genetik telah dikaitkan dengan glikosilasi protein pada manusia, beberapa di antaranya melibatkan perkembangan fizikal dan mental yang buruk, sementara yang lain boleh membawa maut.

Terdapat banyak penemuan yang berkaitan dengan penyakit glikosilasi, terutama pada pesakit kanak-kanak. Sebilangan besar gangguan ini adalah kongenital dan berkaitan dengan kecacatan yang berkaitan dengan tahap awal pembentukan oligosakarida atau dengan pengaturan enzim yang mengambil bahagian dalam proses ini.

Oleh kerana sebahagian besar protein glikosilasi membentuk glikosali, ada peningkatan minat untuk mengesahkan bahawa mutasi atau perubahan dalam proses glikosilasi mungkin berkaitan dengan perubahan lingkungan mikro sel tumor dan dengan itu mendorong perkembangan tumor dan perkembangan metastasis pada pesakit barah.

Rujukan

1. Aebi, M. (2013). Glikosilasi protein yang berkaitan dengan N di ER. Biochimica et Biophysica Acta, 1833 (11), 2430–2437.
2. Dennis, JW, Granovsky, M., & Warren, CE (1999). Glikosilasi protein dalam perkembangan dan penyakit. BioEssays, 21 (5), 412-421.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Biologi Sel Molekul (edisi ke-5). Freeman, WH & Syarikat.
4. Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan asas biokimia dan biofizik. Akhbar Universiti Cambridge. Diperolehi dari www.cambrudge.org/9780521856553
5. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (edisi ke-5).
6. Nothaft, H., & Szymanski, CM (2010). Glikosilasi protein dalam bakteria: Lebih manis daripada sebelumnya. Mikrobiologi Ulasan Alam, 8 (11), 765-778.
7. Ohtsubo, K., & Marth, JD (2006). Glikosilasi dalam Mekanisme Kesihatan dan Penyakit Selular. Sel, 126 (5), 855-867.
8. Spiro, RG (2002). Glikosilasi protein: sifat, taburan, pembentukan enzimatik, dan implikasi penyakit ikatan glikopeptida. Glikobiologi, 12 (4), 43R-53R.
9. Stowell, SR, Ju, T., & Cummings, RD (2015). Protein Glikosilasi dalam Kanser. Kajian Tahunan Patologi: Mekanisme Penyakit, 10 (1), 473–510.
10. Strasser, R. (2016). Glikosilasi protein tumbuhan. Glikobiologi, 26 (9), 926–939.
11. Xu, C., & Ng, DTW (2015). Kawalan kualiti lipatan protein yang diarahkan glikosilasi. Ulasan Alam Biologi Sel Molekul, 16 (12), 742-752.
12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Kawalan Kualiti Glikosilasi oleh Struktur Golgi. Jurnal Biologi Molekul, 428 (16), 3183-3193.