Glykosylering

Glykosylering beskriver en serie enzymatiske eller kjemiske reaksjoner der karbohydrater er bundet til proteiner , lipider eller andre aglykoner . Det resulterende reaksjonsproduktet blir referert til som et glykosid , i tilfelle proteiner som et glykoprotein eller peptidoglykan .

eiendommer

Glykosylering forekommer i alle områder av livet, men i en annen sekvens og antall karbohydrater. Glykosyleringsmønstre involvert i biologiske signalprosesser er veldig spesifikke, og deres biosyntese er en viktig endring av proteiner etter translasjon . Flertallet av eukaryote proteiner er glykosylert. De svært spesifikke enzymene som er involvert kalles glykosyltransferaser . Post-translationelle modifikasjoner av denne typen blir undersøkt i biokjemi innenfor rammene av glykomika og i biologi innenfor rammen av glykobiologi . Mange smittestoffer i tarmen binder seg til glykosyleringer for å feste til en celle i tilfelle en infeksjon.

Kjemiske glykosyleringsmetoder er også utviklet for laboratoriesyntese. Det skilles mellom glykosylering og glykering som en kjemisk reaksjon uten enzymdeltakelse mellom amin og reduserende sukker.

funksjon

Glykosylering tjener veldig forskjellige funksjoner. På den ene siden øker det stabiliteten til noen proteiner og beskytter mot proteolytisk nedbrytning. Mange proteiner brettes ikke riktig hvis de ikke har blitt glykosylert på forhånd - glykosylering kan derfor tjene den fysiologisk funksjonelle proteinkonformasjonen . Det kan også endre affinitet for bindingspartnere (f.eks. Insulinreseptoren ). I tillegg til signalpeptider , serverer glykosylering også intracellulær transport ( proteinmålretting ) og eksocytose : glykoproteiner transporteres til cellemembranen . Ikke-glykosylerte proteiner kan ikke frigjøres i den ekstracellulære matrisen . Sakkaridene fungerer også som strukturelle komponenter i cellemembraner og bidrar til celleinteraksjon . Ulik glykosylering av overflateproteinene til erytrocytter fører til forskjellige blodgrupper i mange pattedyr . Glykosylering kan også fungere som et smøremiddel i slimhinnen eller slimet .

Glykosylering av proteiner

Ulike prosesser katalysert av enzymer i grovt endoplasmatisk retikulum (rER) og delvis senere i Golgi-apparatet fører til glykosylering av proteiner, som N- glykosylering på asparagin eller O- glykosylering på serin eller treonin . Felles for disse prosessene er at de er veldig spesifikke: bare visse aminosyrer er glykosylert, og sammensetningen av den respektive karbohydratgruppen er veldig spesifikk. I O- glykosylering er ikke glykoproteinene i sin endelige form etter glykosylering på rER, men blir noen ganger fortsatt modifisert i Golgi-apparatet. Fullstendig glykosylering finner ikke sted i Golgi-apparatet.

I bakterier av glykoproteiner er Oligosaccharyltransferasen (OTasen) og protein N - og protein O- Glycosyltransferasen (PGTasen) glykosylert.

Glykosylering av lipider

Glykolipider dannes under enzymatisk formidlet glykosylering av lipider. Den oligosakkariddel av glykolipidene blir vanligvis presentert på utsiden av cellemembranen , hvor den spiller en rolle i interaksjonen mellom individuelle celler eller i signaloverføring ( glycocalyx ).

Glykosyleringsmutasjoner

Ulike arvelige sykdommer fører til feil eller fraværende glykosylering, noe som er fysiologisk mindre effektivt. Avhengig av mutasjonen kan biopolymeren som skal glykosyleres eller det glykosylerende enzymet være defekt. For eksempel er en form for Marfans syndrom forårsaket av feil glykosylering av fibrillin .

Bakterielle ekspresjonssystemer er genetisk modifisert slik at de generelt ikke glykosylerer proteiner. Gjennom banedesign kan glykosylering i forskjellige ikke-menneskelige ekspresjonssystemer tilpasses menneskelige glykosyleringsmønstre.

Glykatering

En kjemisk reaksjon uten enzymdeltakelse mellom reduserende karbohydrater og aminer (f.eks. I aminosyrer ) kalles glykering. Dette Maillard-reaksjonen , som forløper via en Schiff-base på Amadori-produktet , ikke resulterer i dannelsen av et glykosid, men heller via omleiring til et α-aminoketon R-NH-CH ₂ -C (O) -R'.

Se også

• Glykobiologi

litteratur

• SA Brooks: Proteinglykosylering i forskjellige cellesystemer: implikasjoner for modifikasjon og analyse av rekombinante proteiner. I: Expert Rev Proteomics. 3 (3), 2006, s. 345-359. PMID 16771706 .
• FY Tan, CM Tang, RM Exley: Sukkerbelegg: bakteriell protein glykosylering og verts-mikrobe interaksjoner. I: Trender i biokjemiske vitenskaper . Volum 40, nummer 7, juli 2015, s. 342-350, doi: 10.1016 / j.tibs.2015.03.016 . PMID 25936979
• HH Freeze: Genetiske defekter i menneskelig glykome. I: Nat Rev Genet . 7 (7), 2006, s. 537-551. PMID 16755287 .
• Hubert Rehm : Eksperimentatoren: Proteinbiokjemi / Proteomics . 5. utgave. Spectrum Academic Publishing House, Heidelberg 2006, ISBN 3-8274-1726-0 .

weblenker

• GlyProt : In-silico N-glykosylering av proteiner
• Supplerende materiale fra boken "The Sugar Code"

Individuelle bevis

1. ^ ^{A b} E. Valguarnera, RL Kinsella, MF Feldman: Sukker og krydder gjør bakterier ikke fine: Proteinglykosylering og dens innflytelse i patogenesen. I: Journal of molecular biology. Volum 428, nummer 16, august 2016, s. 3206–3220, doi: 10.1016 / j.jmb.2016.04.013 . PMID 27107636 .
2. ↑ K. Kato, A. Ishiwa: Karbohydraters rolle i infeksjonsstrategier for enteriske patogener. I: Tropisk medisin og helse. Volum 43, nummer 1, mars 2015, s. 41–52, doi: 10.2149 / tmh.2014-25 . PMID 25859152 , PMC 4361345 (fri fulltekst).
3. ↑ ^{a b} A. Naegeli, M. Aebi: Current Approaches to Engineering N-Linked Protein Glycosylation in Bacteria. I: Metoder i molekylærbiologi. Volum 1321, 2015, s. 3–16, doi : 10.1007 / 978-1-4939-2760-9_1 . PMID 26082211 .
4. ^ AH Khan, H. Bayat, M. Rajabibazl, S. Sabri, A. Rahimpour: Humaniserende glykosyleringsveier i eukaryote ekspresjonssystemer. I: World journal of microbiology & biotechnology. Volum 33, nummer 1, januar 2017, s. 4, doi: 10.1007 / s11274-016-2172-7 . PMID 27837408 .