Wat Glycoproteïnen zijn en wat ze doen

Een glycoproteïne is een type eiwitmolecuul waaraan een koolhydraat is bevestigd. Het proces vindt plaats tijdens eiwittranslatie of als een posttranslationele modificatie in een proces dat glycosylering wordt genoemd.

Het koolhydraat is een oligosacharideketen (glycan) die covalent is gebonden aan de zijketens van het polypeptide van het eiwit. Vanwege de -OH-groepen suikers zijn glycoproteïnen meer hydrofiel dan eenvoudige eiwitten. Dit betekent dat glycoproteïnen zich meer aangetrokken voelen tot water dan gewone eiwitten. De hydrofiele aard van het molecuul leidt ook tot de karakteristieke vouwing van de tertiaire structuur van het eiwit.

De koolhydraat is een korte molecule, vaak vertakt, en kan bestaan ​​uit:

• eenvoudige suikers (bijv. glucose, galactose, mannose, xylose)
• aminosuikers (suikers die een aminogroep hebben, zoals N-acetylglucosamine of N-acetylgalactosamine)
• zure suikers (suikers die een carboxylgroep hebben, zoals siaalzuur of N-acetylneuraminezuur)

O-gekoppelde en N-gekoppelde glycoproteïnen

Glycoproteïnen worden gecategoriseerd volgens de bevestigingsplaats van het koolhydraat aan een aminozuur in het eiwit.

• O-gekoppelde glycoproteïnen zijn die waarin het koolhydraat bindt aan het zuurstofatoom (O) van de hydroxylgroep (-OH) van de R-groep van het aminozuur threonine of serine. O-gebonden koolhydraten kunnen ook binden aan hydroxylysine of hydroxyproline. Het proces wordt O-glycosylering genoemd. O-gekoppelde glycoproteïnen zijn gebonden aan suiker binnen het Golgi-complex.
• N-gekoppelde glycoproteïnen hebben een koolhydraat gebonden aan de stikstof (N) van de aminogroep (-NH₂) van de R-groep van het aminozuur asparagine. De R-groep is meestal de amide zijketen van asparagine. Het bindingsproces wordt N-glycosylering genoemd. N-gekoppelde glycoproteïnen halen hun suiker uit het endoplasmatisch reticulummembraan en worden vervolgens getransporteerd naar het Golgi-complex voor modificatie.

Hoewel O-gekoppelde en N-gekoppelde glycoproteïnen de meest voorkomende vormen zijn, zijn ook andere verbindingen mogelijk:

• P-glycosylatie treedt op wanneer de suiker zich hecht aan de fosfor van fosfoserine.
• C-glycosylering is wanneer de suiker zich hecht aan het koolstofatoom van een aminozuur. Een voorbeeld is wanneer de suiker mannose bindt aan de koolstof in tryptofaan.
• Glypiatie is wanneer een glycofosfatidylinositol (GPI) glycolipide zich hecht aan het koolstofuiteinde van een polypeptide.

Glycoproteïne voorbeelden en functies

Glycoproteïnen functioneren in de structuur, reproductie, immuunsysteem, hormonen en bescherming van cellen en organismen.

Glycoproteïnen worden gevonden op het oppervlak van de lipide dubbellaag van celmembranen. Hun hydrofiele aard stelt hen in staat te functioneren in de waterige omgeving, waar ze werken in cel-celherkenning en binding van andere moleculen. Celoppervlakglycoproteïnen zijn ook belangrijk voor het verknopen van cellen en eiwitten (bijv. Collageen) om sterkte en stabiliteit aan een weefsel toe te voegen. Glycoproteïnen in plantencellen zorgen ervoor dat planten rechtop kunnen staan ​​tegen de zwaartekracht.

Geglycosyleerde eiwitten zijn niet alleen kritisch voor intercellulaire communicatie. Ze helpen ook orgelsystemen met elkaar communiceren. Glycoproteïnen komen voor in hersengrijze materie, waar ze samenwerken met axonen en synaptosomen.

Hormonen kunnen glycoproteïnen zijn. Voorbeelden hiervan zijn humaan choriongonadotropine (HCG) en erytropoëtine (EPO).

Bloedstolling hangt af van de glycoproteïnen protrombine, trombine en fibrinogeen.

Celmerkers kunnen glycoproteïnen zijn. De MN-bloedgroepen zijn te wijten aan twee polymorfe vormen van het glycoproteïne glycoforine A. De twee vormen verschillen alleen door twee aminozuurresiduen, maar dat is genoeg om problemen te veroorzaken voor personen die een orgaan ontvangen dat is geschonken door iemand met een andere bloedgroep. Het Major Histocompatibiliteitscomplex (MHC) en het H-antigeen van de ABO-bloedgroep onderscheiden zich door geglycosyleerde eiwitten.

Glycophorin A is ook belangrijk omdat het de bijlage is voor Plasmodium falciparum, een parasiet van menselijk bloed.

Glycoproteïnen zijn belangrijk voor de voortplanting omdat ze de binding van de zaadcel aan het oppervlak van het ei mogelijk maken.

Mucines zijn glycoproteïnen die in slijm worden aangetroffen. De moleculen beschermen gevoelige epitheeloppervlakken, waaronder de luchtwegen, urinewegen, spijsvertering en voortplantingsorganen.

De immuunrespons is afhankelijk van glycoproteïnen. Het koolhydraat van antilichamen (dit zijn glycoproteïnen) bepaalt het specifieke antigeen waaraan het kan binden. B-cellen en T-cellen hebben oppervlakteglycoproteïnen die ook antigenen binden.

Glycosylatie versus glycatie

Glycoproteïnen halen hun suiker uit een enzymatisch proces dat een molecuul vormt dat anders niet zou werken. Een ander proces, glycatie genoemd, bindt covalent suikers aan eiwitten en lipiden. Glycatie is geen enzymatisch proces. Vaak vermindert of verzwakt glycatie de functie van het aangetaste molecuul. Glycatie treedt van nature op tijdens het ouder worden en wordt versneld bij diabetespatiënten met hoge glucosewaarden in hun bloed.

bronnen

• Berg, Jeremy M., et al. Biochemie. 5e ed., W.H. Freeman and Company, 2002, pp. 306-309.
• Ivatt, Raymond J. De biologie van glycoproteïnen. Plenum Press, 1984.