Glicoproteína - Glycoprotein

Glucosilación de proteínas ligadas a N (N-glucosilación de N-glucanos) en residuos Asn (motivos Asn-x-Ser / Thr) en glucoproteínas.

Las glicoproteínas son proteínas que contienen oligosacáridos cadenas ( glicanos ) covalentemente unidos a amino ácidos cadenas laterales. El carbohidrato se une a la proteína en una modificación cotraduccional o postraduccional . Este proceso se conoce como glicosilación . Las proteínas extracelulares secretadas a menudo están glicosiladas.

En las proteínas que tienen segmentos que se extienden extracelularmente, los segmentos extracelulares también suelen estar glicosilados. Las glicoproteínas también son a menudo importantes proteínas integrales de membrana , donde juegan un papel en las interacciones célula-célula. Es importante distinguir la glicosilación del sistema secretor basada en el retículo endoplásmico de la glicosilación nuclear citosólica reversible. Las glicoproteínas del citosol y el núcleo pueden modificarse mediante la adición reversible de un único residuo de GlcNAc que se considera recíproco a la fosforilación y es probable que las funciones de estos sean un mecanismo regulador adicional que controle la señalización basada en la fosforilación. Por el contrario, la glicosilación secretora clásica puede ser estructuralmente esencial. Por ejemplo, la inhibición de la glicosilación unida a asparagina, es decir, unida a N, puede prevenir el plegamiento apropiado de la glicoproteína y la inhibición completa puede ser tóxica para una célula individual. Por el contrario, la perturbación del procesamiento de glucanos (eliminación enzimática / adición de residuos de carbohidratos al glucano), que se produce tanto en el retículo endoplásmico como en el aparato de Golgi , es prescindible para las células aisladas (como prueba de supervivencia con inhibidores de glucósidos) pero puede conducir a enfermedad (trastornos congénitos de la glicosilación) y puede ser letal en modelos animales. Por lo tanto, es probable que el procesamiento fino de glucanos sea importante para la funcionalidad endógena, como el tráfico celular, pero es probable que esto haya sido secundario a su papel en las interacciones huésped-patógeno. Un ejemplo famoso de este último efecto es el sistema de grupos sanguíneos ABO .

También se sabe que la glicosilación se produce en proteínas nucleocitoplasmáticas en forma de O -GlcNAc .

Tipos de glicosilación

Existen varios tipos de glicosilación, aunque los dos primeros son los más comunes.

Monosacáridos

Ocho azúcares que se encuentran comúnmente en las glicoproteínas.

Los monosacáridos que se encuentran comúnmente en las glicoproteínas eucariotas incluyen:

Los principales azúcares que se encuentran en las glicoproteínas humanas.
Azúcar Escribe Abreviatura
β-D-glucosa Hexosa Glc
β-D-galactosa Hexosa Galón
β-D-manosa Hexosa Hombre
α-L-fucosa Desoxihexosa Fuc
N-acetilgalactosamina Aminohexosa GalNAc
N-acetilglucosamina Aminohexosa GlcNAc
Ácido N-acetilneuramínico Ácido aminononulosónico
( ácido siálico )
NeuNAc
Xilosa Pentose Xyl

El (los) grupo (s) de azúcar pueden ayudar en el plegamiento de proteínas , mejorar la estabilidad de las proteínas y están involucrados en la señalización celular.

Ejemplos de

Un ejemplo de glicoproteínas que se encuentran en el cuerpo son las mucinas , que se secretan en el moco de los tractos respiratorio y digestivo. Los azúcares cuando se adhieren a las mucinas les confieren una considerable capacidad de retención de agua y también las hacen resistentes a la proteólisis por las enzimas digestivas.

Las glicoproteínas son importantes para el reconocimiento de glóbulos blancos . Ejemplos de glicoproteínas en el sistema inmunológico son:

Antígeno H de los antígenos de compatibilidad sanguínea ABO. Otros ejemplos de glicoproteínas incluyen:

  • gonadotropinas (hormona luteinizante, una hormona estimulante del folículo)
  • glicoproteína IIb / IIIa , una integrina que se encuentra en las plaquetas y que es necesaria para la agregación plaquetaria normal y la adherencia al endotelio .
  • componentes de la zona pelúcida , que rodea al ovocito , y es importante para la interacción espermatozoide- huevo.
  • glicoproteínas estructurales, que se encuentran en el tejido conectivo . Estos ayudan a unir las fibras, las células y la sustancia fundamental del tejido conectivo . También pueden ayudar a que los componentes del tejido se unan a sustancias inorgánicas, como el calcio en los huesos .
  • La glicoproteína-41 ( gp41 ) y la glicoproteína-120 ( gp120 ) son proteínas de la cubierta viral del VIH.

Las glicoproteínas solubles a menudo muestran una alta viscosidad , por ejemplo, en la clara de huevo y el plasma sanguíneo .

Las glicoproteínas de superficie variables permiten que el parásito Trypanosoma de la enfermedad del sueño escape a la respuesta inmune del huésped.

El pico viral del virus de la inmunodeficiencia humana está muy glicosilado. Aproximadamente la mitad de la masa del pico es glicosilación y los glicanos actúan para limitar el reconocimiento de anticuerpos, ya que los glicanos son ensamblados por la célula huésped y, por lo tanto, son en gran parte "propios". Con el tiempo, algunos pacientes pueden desarrollar anticuerpos para reconocer los glucanos del VIH y casi todos los llamados 'anticuerpos ampliamente neutralizantes (bnAbs) reconocen algunos glucanos. Esto es posible principalmente porque la densidad inusualmente alta de glicanos dificulta la maduración normal de glicanos y, por lo tanto, quedan atrapados en el estado prematuro con alto contenido de manosa. Esto proporciona una ventana para el reconocimiento inmunológico. Además, como estos glucanos son mucho menos variables que la proteína subyacente, se han convertido en objetivos prometedores para el diseño de vacunas.

Hormonas

Las hormonas que son glicoproteínas incluyen:

Distinción entre glucoproteínas y proteoglicanos

Citando las recomendaciones para la IUPAC:

Una glicoproteína es un compuesto que contiene carbohidratos (o glicanos) unidos covalentemente a proteínas. El carbohidrato puede estar en forma de monosacárido, disacárido (s). oligosacárido (s), polisacárido (s) o sus derivados (por ejemplo, sulfo o fosfo sustituido). Pueden estar presentes una, unas pocas o muchas unidades de carbohidratos. Los proteoglicanos son una subclase de glicoproteínas en las que las unidades de carbohidratos son polisacáridos que contienen aminoazúcares. Dichos polisacáridos también se conocen como glicosaminoglicanos.

Funciones

Algunas funciones que cumplen las glicoproteínas
Función Glicoproteínas
Molécula estructural Colágenos
Agente lubricante y protector Mucinas
Molécula de transporte Transferrina , ceruloplasmina
Molécula inmunológica Inmunoglobulinas , antígenos de histocompatibilidad
Hormona Gonadotropina coriónica humana (HCG), hormona estimulante de la tiroides (TSH)
Enzima Varios, por ejemplo, alcalina fosfatasa , patatina
Sitio de reconocimiento de adjuntos de células Varias proteínas implicadas en las interacciones célula-célula (p. Ej., Espermatozoide - ovocito ), virus-célula, bacteria-célula y hormona-célula
Proteína anticongelante Ciertas proteínas plasmáticas de peces de agua fría
Interactuar con carbohidratos específicos Lectinas , selectinas (lectinas de adhesión celular), anticuerpos
Receptor Varias proteínas involucradas en la acción hormonal y farmacológica.
Afecta el plegamiento de ciertas proteínas. Calnexina , calreticulina
Regulación del desarrollo Notch y sus análogos, proteínas clave en desarrollo
Hemostasia (y trombosis ) Glicoproteínas específicas en las membranas superficiales de las plaquetas.

Análisis

Una variedad de métodos usados ​​en la detección, purificación y análisis estructural de glicoproteínas son

Algunos métodos importantes utilizados para estudiar las glicoproteínas
Método Usar
Tinción de ácido periódico-Schiff Detecta glicoproteínas como bandas rosadas después de la separación electroforética .
Incubación de células cultivadas con glicoproteínas como bandas de desintegración radiactiva Conduce a la detección de un azúcar radiactivo después de la separación electroforética.
Tratamiento con endo o exoglucosidasa o fosfolipasas adecuadas Los cambios resultantes en la migración electroforética ayudan a distinguir entre proteínas con enlaces N-glicano, O-glicano o GPI y también entre N-glicanos complejos y con alto contenido de manosa .
Agarosa - lectina cromatografía en columna , lectina cromatografía de afinidad Purificar glicoproteínas o glicopéptidos que se unen a la lectina particular utilizada.
Electroforesis de afinidad de lectina Los cambios resultantes en la migración electroforética ayudan a distinguir y caracterizar las glicoformas , es decir, las variantes de una glicoproteína que difieren en carbohidratos.
Análisis composicional tras hidrólisis ácida Identifica los azúcares que contiene la glicoproteína y su estequiometría.
Espectrometría de masas Proporciona información sobre la masa molecular , la composición, la secuencia y, a veces, la ramificación de una cadena de glucano. También se puede utilizar para el perfil de glicosilación específico del sitio.
Espectroscopia de RMN Identificar azúcares específicos, su secuencia, enlaces y la naturaleza anomérica de la cadena glicosídica.
Dispersión de luz de múltiples ángulos Junto con la cromatografía de exclusión por tamaño, la absorción de UV / Vis y la refractometría diferencial, proporciona información sobre la masa molecular , la relación proteína-carbohidrato, el estado de agregación, el tamaño y, a veces, la ramificación de una cadena de glucano. Junto con el análisis de gradiente de composición, analiza la autoasociación y la heteroasociación para determinar la afinidad de unión y la estequiometría con proteínas o carbohidratos en solución sin etiquetado.
Interferometría de polarización dual Mide los mecanismos subyacentes a las interacciones biomoleculares, incluidas las velocidades de reacción, las afinidades y los cambios conformacionales asociados .
Análisis de metilación (ligamiento) Determinar la vinculación entre azúcares.
Secuenciación de aminoácidos o ADNc Determinación de la secuencia de aminoácidos.

Ver también

notas y referencias

enlaces externos