glikoprotein atau glikoprotein adalah protein transmembran yang merupakan bagian dari keluarga besar glycoconjugates membran dan hadir pada hewan, tumbuhan dan mikroorganisme seperti bakteri, ragi , dan Archaea.
Mereka didefinisikan untuk pertama kalinya pada tahun 1908 oleh Komite Nomenklatur Protein dari American Society of Biochemists dan merupakan hasil dari penyatuan glikosidik protein dengan bagian karbohidrat yang disebut glukan.
Struktur monomer Lektin kacang-kacangan (Sumber: Pengguna: Tomixdf [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Mereka adalah protein yang sangat berlimpah di permukaan membran plasma banyak sel dan merupakan bagian penting dari lapisan karbohidrat yang menutupi mereka, yang dalam banyak kasus disebut glukokaliks.
Protein prekursor dari glikoprotein dimodifikasi secara kovalen dalam retikulum endoplasma dan kompleks Golgi dari banyak eukariota setelah translasinya, meskipun ada juga kasus glikosilasi di sitosol, tetapi mereka kurang umum dan terjadi hanya dengan satu jenis gula.
Glikosilasi protein sering memiliki efek fungsional yang penting pada aktivitasnya, karena ia dapat berpartisipasi dalam pelipatan dan, oleh karena itu, dalam pembentukan struktur tersiernya.
Glycans memiliki beberapa fungsi biologis penting untuk sel, karena mereka dapat memberikan spesifisitas ke sel dan berpartisipasi dalam proses sinyal intraseluler dan interseluler, karena mereka adalah ligan untuk reseptor endogen dan eksogen.
Glikoprotein, serta glikokonjugat lainnya, sangat penting sehingga sel mendedikasikan hingga 1% genomnya untuk mesin glikosilasi dan, pada manusia, lebih dari 70% protein dimodifikasi oleh glikosilasi.
Indeks artikel
Struktur
Struktur glikoprotein dipelajari berdasarkan urutan asam amino, situs glikosilasi dalam urutan, dan struktur bagian glikan yang mengikat di situs tersebut.
Rantai oligosakarida yang dihubungkan oleh glikosilasi ke protein ini umumnya sangat beragam, tetapi pendek, karena tidak melebihi 15 residu gula. Beberapa protein memiliki rantai oligosakarida tunggal, tetapi yang lain mungkin memiliki lebih dari satu dan ini mungkin bercabang.
Penyatuan antara oligosakarida dan protein terjadi melalui karbon anomerik dari karbohidrat dan gugus hidroksil (-OH) dari residu serin atau treonin, dalam kasus O- glikosilasi, atau melalui nitrogen amida dari residu asparagin, dalam kasus dari N- glikosilasi.
Karbohidrat yang terikat dapat mewakili hingga 70% dari berat molekul glikoprotein dan karakteristik porsi karbohidrat (ukuran dan muatan, misalnya) dapat melindungi beberapa protein terhadap proteolisis enzimatik.
Protein yang sama dapat memiliki, dalam jaringan yang berbeda, pola glikosilasi yang berbeda yang membuatnya menjadi glikoprotein yang berbeda, karena struktur lengkapnya tidak hanya mencakup residu asam amino dan pengaturan spasialnya, tetapi juga oligosakarida yang melekat padanya.
Di antara residu gula yang berulang kali ditemukan dalam glikoprotein adalah: D-galaktosa, D-mannosa, D-glukosa, L-fucose, D-xylose, L-arabinofuranose, N-asetil-D-glukosamin, N-asetil -D- galaktosamin, beberapa asam sialat dan modifikasi dari semua ini.
Fitur
Struktural
Dari sudut pandang struktural, glikoprotein menyediakan rantai karbohidrat yang berpartisipasi dalam perlindungan dan pelumasan sel, karena mereka mampu menghidrasi dan membentuk zat kental yang tahan terhadap agresi mekanis dan kimia.
Beberapa glikoprotein juga ditemukan pada bakteri dan archaea dan ini merupakan komponen penting dari lapisan S, yang merupakan lapisan terluar dari penutup sel.
Selain itu, mereka juga ditemukan sebagai penyusun protein flagelin, yang merupakan bagian dari filamen flagela yang digunakan sebagai alat gerak.
Tumbuhan juga memiliki glikoprotein struktural yang dicirikan oleh pola glikosilasi yang kompleks dan dapat ditemukan sebagai bagian dari struktur dinding sel atau dalam matriks ekstraseluler.
Pengenalan sel
Glikoprotein memiliki fungsi penting sebagai tempat pengenalan antar sel, karena banyak reseptor pada permukaan sel yang mampu mengenali urutan oligosakarida tertentu.
Contoh pengenalan antar sel yang terjadi melalui rantai oligosakarida pada permukaan sel adalah kasus pengenalan antara bakal biji dan sperma, yang diperlukan agar fenomena pembuahan terjadi pada organisme multisel dengan reproduksi seksual.
Golongan darah pada manusia ditentukan oleh identitas gula yang melekat pada glikoprotein yang menentukannya. Antibodi dan banyak hormon juga merupakan glikoprotein dan fungsinya sangat penting untuk pensinyalan dan pertahanan tubuh.
Adhesi sel
Sel T dari sistem kekebalan mamalia memiliki glikoprotein dengan domain adhesi yang dikenal sebagai CD2, yang merupakan komponen kunci untuk stimulasi kekebalan karena memediasi pengikatan antara limfosit dan sel penyaji antigen melalui reseptornya, glikoprotein CD58.
Beberapa virus yang memiliki fungsi patogen penting bagi banyak mamalia, termasuk manusia, memiliki glikoprotein permukaan yang berfungsi dalam proses adhesi partikel virus ke sel yang diparasitnya.
Seperti halnya protein GP120 dari Human Acquired Immunodeficiency Virus atau HIV, yang berinteraksi dengan protein permukaan sel manusia yang dikenal sebagai GP41 dan yang bekerja sama dengan masuknya virus ke dalam sel.
Dengan cara yang sama, banyak protein glikosilasi berpartisipasi dalam proses adhesi sel penting yang terjadi dalam kehidupan biasa sel yang ada di banyak jaringan organisme multiseluler.
Glikoprotein sebagai target terapeutik
Kompleks protein-karbohidrat ini adalah target yang disukai untuk banyak patogen seperti parasit dan virus, dan banyak glikoprotein dengan pola glikosilasi yang menyimpang memiliki peran penting dalam penyakit autoimun dan kanker.
Untuk alasan ini, berbagai peneliti telah mengambil tugas mengusulkan protein ini sebagai target terapi yang mungkin dan untuk desain metode diagnostik, terapi generasi baru dan bahkan untuk desain vaksin.
Pelajaran
Klasifikasi glikoprotein terutama didasarkan pada sifat ikatan glikosidik yang menghubungkan bagian protein dan karbohidrat dan pada karakteristik glikan yang melekat.
Menurut residu gula, mungkin ada glikoprotein dengan monosakarida, disakarida, oligosakarida, polisakarida dan turunannya. Beberapa penulis mempertimbangkan klasifikasi glikoprotein dalam:
– Proteoglikan, yang merupakan subkelas dalam kelompok glikoprotein yang mengandung, di bagian karbohidrat, polisakarida yang terutama terdiri dari gula amino (glikosaminoglikan).
– Glikopeptida, yaitu molekul yang tersusun dari karbohidrat yang terikat dengan oligopeptida yang tersusun dari asam amino dalam konformasi L dan/atau D-nya.
– Asam amino gliko, yang merupakan asam amino yang terikat pada sakarida melalui semua jenis ikatan kovalen.
– Asam amino glikosil, yaitu asam amino yang berikatan dengan bagian sakarida melalui ikatan O-, N-, atau S-glikosidik.
Dalam nomenklatur protein ini yang terkait dengan karbohidrat, awalan O-, N- dan S- digunakan untuk menentukan melalui ikatan mana gula dilekatkan pada rantai polipeptida.
Contoh
– Glikoforin A adalah salah satu glikoprotein yang paling banyak dipelajari: ini adalah protein integral dari membran eritrosit (sel atau sel darah merah) dan memiliki 15 rantai oligosakarida yang terikat secara kovalen dengan residu asam amino dari wilayah N-terminal a sampai O – ikatan glikosidik dan rantai yang dihubungkan oleh ikatan N- glikosidik.
– Sebagian besar protein dalam darah adalah glikoprotein dan kelompok ini mencakup imunoglobulin dan banyak hormon.
– Laktalbumin, protein yang ada dalam susu mengalami glikosilasi, serta banyak protein pankreas dan lisosom.
– Lektin adalah protein pengikat karbohidrat dan karena itu memiliki banyak fungsi dalam pengenalan.
– Kita juga harus menyoroti banyak hormon hewan yang merupakan glikoprotein; Di antaranya, lutropin (LH), follitropin (FSH) dan thyrotropin (TSH), yang disintesis di kelenjar hipofisis anterior, dan chorionic gonadotropin yang diproduksi di plasenta manusia, primata dan kuda dapat disebutkan.
Hormon-hormon ini memiliki fungsi reproduksi karena LH merangsang steroidogenesis di ovarium dan sel Leydig testis.
– Kolagen, protein berlimpah yang terdapat terutama di jaringan ikat hewan, mewakili keluarga besar glikoprotein yang terdiri dari lebih dari 15 jenis protein yang, meskipun memiliki banyak karakteristik yang sama, sangat berbeda.
Protein ini mengandung bagian “non-kolagen”, beberapa di antaranya terdiri dari karbohidrat.
– Ekstensin adalah protein nabati yang terdiri dari jaringan glikoprotein tidak larut yang kaya akan residu hidroksiprolin dan serin. Mereka ditemukan di dinding sel tanaman dan dianggap bertindak sebagai pertahanan terhadap berbagai jenis stres dan patogen.
– Tumbuhan juga memiliki protein seperti lektin dan contoh khusus dari ini adalah lektin kentang, yang tampaknya memiliki kemampuan untuk mengaglutinasi sel darah seperti eritrosit.
– Last but not least, musin dapat diberi nama, yang merupakan glikoprotein yang disekresikan di mukosa dan merupakan bagian dari air liur pada hewan, terutama memenuhi fungsi pelumasan dan sinyal.
Referensi
- Montreuil, J., Vliegenthart, J., & Schachter, H. (1995). Glikoprotein . (A. Neuberger & L. Deenen, Eds.). lain.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Struwe, W., & Cosgrave, E. (2011). Proteomik Fungsional dan Struktural Glikoprotein . (R. Owens & J. Nettleship, Eds.). London: Springer.
- Voet, D., & Voet, J. (2006). Biokimia (edisi ke-3). Editorial Medica Panamericana.
- Wittman, V. (2007). Glikopeptida dan Glikoprotein. Sintesis, Struktur, dan Kegunaan . (V. Balzani, J.-M. Lehn, A. de Meijere, S. Ley, K. Houk, S. Schreiber, J. Thiem, Eds.). Leipzig: Sains Springer + Media Bisnis, LLC.
