glikosilasi protein adalah modifikasi pasca-translasi adalah penambahan rantai oligosakarida linier atau protein bercabang. Glikoprotein yang dihasilkan umumnya berupa protein permukaan dan protein jalur sekretori.
Glikosilasi adalah salah satu modifikasi peptida yang paling umum di antara organisme eukariotik , tetapi juga telah terbukti terjadi pada beberapa spesies archaea dan bakteri .
Contoh rantai oligosakarida yang dapat mengikat protein melalui glikosilasi (Dna 621 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons)
Pada eukariota, mekanisme ini terjadi antara retikulum endoplasma (ER) dan kompleks Golgi , dengan intervensi berbagai enzim yang terlibat baik dalam proses regulasi dan dalam pembentukan ikatan kovalen protein + oligosakarida.
Indeks artikel
Jenis glikolisis
Tergantung pada situs pengikatan oligosakarida ke protein, glikosilasi dapat diklasifikasikan menjadi 4 jenis:
N- glikosilasi
Ini adalah yang paling umum dari semua dan terjadi ketika oligosakarida mengikat nitrogen dari kelompok amida residu asparagin dalam motif Asn-X-Ser / Thr, di mana X dapat berupa asam amino apa pun kecuali prolin.
O -glikosilasi
Ketika karbohidrat melekat pada gugus hidroksil serin, treonin, hidroksilisin, atau tirosin. Ini adalah modifikasi yang kurang umum, dan contohnya adalah protein seperti kolagen, glikoforin, dan musin.
C- manosilasi
Ini terdiri dari penambahan residu manosa yang mengikat protein dengan ikatan CC dengan C2 dari kelompok indol dalam residu triptofan.
Glypiation (dari bahasa Inggris ” Glypiation” )
Sebuah polisakarida bertindak sebagai jembatan untuk melampirkan protein ke jangkar glikosilfosfatidilinositol (GPI) pada membran.
Proses
Pada eukariota
N -glycosylation adalah apa yang telah dipelajari secara lebih rinci. Dalam sel mamalia proses dimulai di RE kasar , di mana polisakarida yang terbentuk sebelumnya mengikat protein saat mereka keluar dari ribosom .
Polisakarida prekursor tersebut terdiri dari 14 residu gula, yaitu: 3 residu glukosa (Glc), 9 mannose (Man) dan 2 residu N-asetil glukosamin (GlcNAc).
Prekursor ini umum pada tumbuhan , hewan, dan organisme eukariotik bersel tunggal. Itu terikat pada membran berkat ikatan dengan molekul dolichol, lipid isoprenoid yang tertanam di membran RE.
Setelah sintesisnya, oligosakarida ditransfer oleh kompleks enzim oligosakriltransferase ke residu asparagin yang termasuk dalam urutan tri-peptida Asn-X-Ser / Thr dari protein saat sedang diterjemahkan.
Tiga residu Glc di ujung oligosakarida berfungsi sebagai sinyal untuk sintesis oligosakarida yang benar, dan dibelah bersama dengan salah satu residu Man sebelum protein dibawa ke aparatus Golgi untuk diproses lebih lanjut.
Begitu berada di aparatus Golgi, bagian oligosakarida yang melekat pada glikoprotein dapat dimodifikasi dengan penambahan galaktosa, asam sialat, fukosa, dan banyak residu lainnya, menghasilkan rantai dengan variasi dan kompleksitas yang jauh lebih besar.
Pemrosesan oliosakarida (Dna 621 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons)
Mesin enzimatik yang diperlukan untuk melakukan proses glikosilasi mencakup banyak glikosiltransferase untuk penambahan gula, glikosidase untuk menghilangkannya, dan pengangkut gula nukleotida yang berbeda untuk kontribusi residu yang digunakan sebagai substrat.
Pada prokariota
Bakteri tidak memiliki sistem membran intraseluler, sehingga pembentukan oligosakarida awal (hanya 7 residu) terjadi pada sisi sitosol membran plasma .
Prekursor tersebut disintesis pada lipid yang kemudian ditranslokasi oleh flipase yang bergantung pada ATP ke dalam ruang periplasma, di mana glikosilasi terjadi.
Perbedaan penting lainnya antara glikosilasi eukariotik dan prokariotik adalah bahwa enzim oligosakarida transferase (oligosacaryltransferase) dari bakteri dapat mentransfer residu gula ke bagian bebas dari protein yang sudah terlipat, tidak seperti yang diterjemahkan oleh ribosom .
Lebih lanjut, motif peptida yang dikenali oleh enzim ini bukanlah urutan tri-peptida eukariotik yang sama.
Fitur
N -oligosaccharides melekat glikoprotein melayani tujuan yang berbeda. Misalnya, beberapa protein memerlukan modifikasi pasca-translasi ini untuk mencapai pelipatan yang tepat dari strukturnya.
Bagi orang lain itu memberikan stabilitas, baik dengan menghindari degradasi proteolitik atau karena bagian ini diperlukan bagi mereka untuk memenuhi fungsi biologisnya.
Karena oligosakarida memiliki karakter hidrofilik yang kuat, penambahan kovalennya ke protein tentu mengubah polaritas dan kelarutannya, yang mungkin relevan dari sudut pandang fungsional.
Setelah melekat pada protein membran, oligosakarida adalah pembawa informasi yang berharga. Mereka berpartisipasi dalam proses pensinyalan sel, komunikasi, pengenalan, migrasi, dan adhesi.
Mereka memiliki peran penting dalam pembekuan darah, penyembuhan dan respons imun, serta dalam pemrosesan kontrol kualitas protein, yang bergantung pada glikan dan sangat diperlukan untuk sel.
Pentingnya
Setidaknya 18 penyakit genetik telah dikaitkan dengan glikosilasi protein pada manusia, beberapa di antaranya melibatkan perkembangan fisik dan mental yang buruk, sementara yang lain bisa berakibat fatal.
Ada semakin banyak penemuan terkait dengan penyakit glikosilasi, terutama pada pasien anak. Banyak dari kelainan ini adalah bawaan dan berkaitan dengan cacat yang terkait dengan tahap awal pembentukan oligosakarida atau dengan regulasi enzim yang berpartisipasi dalam proses ini.
Karena sebagian besar protein glikosilasi membentuk glikokaliks, ada minat yang meningkat untuk memverifikasi bahwa mutasi atau perubahan dalam proses glikosilasi mungkin terkait dengan perubahan lingkungan mikro sel tumor dan dengan demikian mendorong perkembangan tumor dan perkembangan sel tumor. metastasis pada pasien kanker.
Referensi
- Aebi, M. (2013). Glikosilasi protein terkait-N di RE. Biochimica et Biophysica Acta , 1833 (11), 2430–2437.
- Dennis, JW, Granovsky, M., & Warren, CE (1999). Glikosilasi protein dalam perkembangan dan penyakit. BioEsai , 21 (5), 412-421.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Biologi Sel Molekuler (edisi ke-5). Freeman, WH & Perusahaan.
- Lucky, M. (2008). Biologi struktural membran: dengan dasar biokimia dan biofisika . Pers Universitas Cambridge. Diperoleh dari www.cambrudge.org/9780521856553
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5).
- Nothaft, H., & Szymanski, CM (2010). Glikosilasi protein pada bakteri: Lebih manis dari sebelumnya. Ulasan Alam Mikrobiologi , 8 (11), 765-778.
- Ohtsubo, K., & Marth, JD (2006). Glikosilasi dalam Mekanisme Seluler Kesehatan dan Penyakit. Sel , 126 (5), 855-867.
- Spiro, RG (2002). Glikosilasi protein: sifat, distribusi, pembentukan enzimatik, dan implikasi penyakit dari ikatan glikopeptida. Glikobiologi , 12 (4), 43R-53R.
- Stowell, SR, Ju, T., & Cummings, RD (2015). Glikosilasi Protein pada Kanker. Tinjauan Tahunan Patologi: Mekanisme Penyakit , 10 (1), 473–510.
- Strasser, R. (2016). Glikosilasi protein nabati. Glikobiologi , 26 (9), 926–939.
- Xu, C., & Ng, DTW (2015). Kontrol kualitas pelipatan protein yang diarahkan oleh glikosilasi. Tinjauan Alam Biologi Sel Molekuler , 16 (12), 742–752.
- Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Kontrol Kualitas Glikosilasi oleh Struktur Golgi. Jurnal Biologi Molekuler , 428 (16), 3183–3193.
