Glükoproteiini määratlus ja funktsioon

Glükoproteiin on a valgu tüüp molekul, millel on olnud süsivesikud selle külge kinnitatud. Protsess toimub kas valgu translatsiooni ajal või translatsioonijärgse modifikatsioonina protsessis, mida nimetatakse glükosüülimiseks.

Süsivesik on oligosahhariidahel (glükaan), mis on kovalentselt seotud valgu polüpeptiidi külgahelatesse. Suhkrute -OH-rühmade tõttu on glükoproteiinid hüdrofiilsemad kui lihtsad valgud. See tähendab, et glükoproteiinid köidavad vett rohkem kui tavalised valgud. Molekuli hüdrofiilne olemus põhjustab ka valgu tertsiaarse struktuuri iseloomuliku voldimise.

Süsivesik on lühike molekul, sageli hargnenud ja koosneda järgmistest osadest:

• lihtsad suhkrud (nt glükoos, galaktoos, mannoos, ksüloos)
• aminosuhkrud (suhkrud, millel on aminorühm, näiteks N-atsetüülglükoosamiin või N-atsetüülgalaktoosamiin)
• happelised suhkrud (suhkrud, millel on karboksüülrühm, näiteks siaalhape või N-atsetüülneuramiinhape)

Glükoproteiinid kategoriseeritakse vastavalt süsivesikute kinnitumiskohale aminohappe valgus.

• O-seotud glükoproteiinid on sellised, milles süsivesikud seovad aminohappe trereniini või seriini R-rühma hüdroksüülrühma (-OH) hapnikuaatomit (O). O-seotud süsivesikud võivad olla seotud ka hüdroksülüsiini või hüdroksüproliiniga. Protsessi nimetatakse O-glükosüülimiseks. O-seotud glükoproteiinid on seotud suhkruga Golgi kompleksi sees.
• N-seotud glükoproteiinidel on aminorühma (-NH) lämmastikuga (N) seotud süsivesikud₂) aminohappe asparagiini R-rühma. R-rühm on tavaliselt asparagiini amiidi külgahel. Sidumisprotsessi nimetatakse N-glükosüülimiseks. N-seotud glükoproteiinid saavad suhkru endoplasmaatilisest retikulaarmembraanist ja transporditakse seejärel modifitseerimiseks Golgi kompleksi.

Ehkki O-ja N-seotud glükoproteiinid on kõige levinumad vormid, on võimalikud ka muud ühendused:

• P-glükosüülimine toimub siis, kui suhkur kinnitub fosfoseriini fosforile.
• C-glükosüülimine toimub siis, kui suhkur kinnitub aminohappe süsinikuaatomile. Näide on see, kui suhkru mannoos seondub trüptofaani süsinikuga.
• Glüpiatsioon toimub siis, kui glükofosfatidüülinositool (GPI) glükolipiid kinnitub polüpeptiidi süsiniku otsa.

Glükoproteiinid toimivad rakkude ja organismide struktuuris, paljunemises, immuunsüsteemis, hormoonides ning kaitses.

Glükoproteiine leidub lipiidide kaksikkihi pinnal rakumembraanid. Nende hüdrofiilne olemus võimaldab neil toimida vesikeskkonnas, kus nad toimivad rakurakkude äratundmisel ja teiste molekulide sidumisel. Rakupinna glükoproteiinid on olulised ka rakkude ja valkude (nt kollageeni) ristsidestamisel, et lisada koele tugevust ja stabiilsust. Taimerakkudes sisalduvad glükoproteiinid võimaldavad taimedel gravitatsioonijõu vastu püsti seista.

Glükosüülitud valgud ei ole rakusisese kommunikatsiooni jaoks kriitilised. Need aitavad ka elundisüsteemidel omavahel suhelda. Glükoproteiine leidub aju halli aines, kus need toimivad koos aksonite ja sünaptosoomidega.

Hormoonid võivad olla glükoproteiinid. Näited hõlmavad inimese kooriongonadotropiini (HCG) ja erütropoetiini (EPO).

Vere hüübimine sõltub glükoproteiinide protrombiinist, trombiinist ja fibrinogeenist.

Rakumarkerid võivad olla glükoproteiinid. MN veregrupid on tingitud glükoproteiini glükophoriini A kahest polümorfsest vormist. Need kaks vormi erinevad ainult kahe aminohappejäägi poolest, kuid sellest piisab, et tekitada probleeme inimestele, kes saavad elundi, mille on andnud teine ​​veregrupp. ABO veregrupi peamist histokompatibilismi kompleksi (MHC) ja H antigeeni eristatakse glükosüülitud valkudega.

Glükoforiin A on oluline ka seetõttu, et see on selle kinnituskoht Plasmodium falciparum, inimvere parasiit.

Glükoproteiinid on paljunemiseks olulised, kuna need võimaldavad spermaraku siduda muna pinnaga.

Mutsiinid on limas sisalduvad glükoproteiinid. Molekulid kaitsevad tundlikke epiteeli pindu, sealhulgas hingamisteede, kuseteede, seedetrakti ja paljunemist.

Immuunvastus sõltub glükoproteiinidest. Antikehade (mis on glükoproteiinid) süsivesikud määravad spetsiifilise antigeeni, mida see võib siduda. B-rakud ja T-rakud omavad pinna glükoproteiine, mis seovad ka antigeene.

Glükoproteiinid saavad oma suhkru ensümaatiliselt, mis moodustab molekuli, mis muidu ei funktsioneeriks. Veel üks protsess, mida nimetatakse glükeerimiseks, seob suhkrud kovalentselt valkude ja lipiididega. Glükatsioon ei ole ensümaatiline protsess. Sageli vähendab glükeerimine mõjutatud molekuli funktsiooni või eitab seda. Glükatsioon toimub loomulikult vananemise ajal ja kiireneb suhkruhaigetel, kelle veres on kõrge glükoositase.

• Berg, Jeremy M., et al. Biokeemia. 5. väljaanne, W.H. Freeman and Company, 2002, lk. 306-309.
• Ivatt, Raymond J. Glükoproteiinide bioloogia. Plenum Press, 1984.