Glykosylierung
Die Glykosylierung ist ein Reaktions Enzym des Verbindens so kovalente einen Kohlenhydrat an eine Peptidkette , ein Protein , ein Lipid oder andere Moleküle . Nicht zu verwechseln mit Glykation , einer rein chemischen und spontanen Reaktion. Der Glykosylierungsprozess beginnt im rauen endoplasmatischen Retikulum (RER) und endet im Golgi-Apparat . Die Glykosylierung betrifft hauptsächlich Membranproteine sowie sekretierte Proteine.
Primäre Glykosylierungsänderungen, wie die Entfernung bestimmter Kohlenhydratreste, treten im distalen Golgi-Apparat ( spätes Golgi ) auf.
Es ist jedoch wichtig , dass nur die N-Glykosylierung in dem endoplasmatischen Retikulum beginnt zu spezifizieren (nur REG in Bezug auf Proteine) und endet in dem Golgi - Apparate, weil O-Glykosylierung, die am Hydroxy - Resten (hydroxy nimmt Lysin , Hydroxy Tyrosin , Hydroxy Prolin ) wird ausschließlich vom Golgi-Apparat durchgeführt.
Die Glykosylierung macht Polypeptide resistenter gegen Proteolyse . Es gibt zwei Haupttypen der Glykosylierung.
Es ist die Zugabe von Kohlenhydraten zu wachsenden Peptidketten, wenn diese in das Lumen des endoplasmatischen Retikulums gelangen . Während dieser Reaktion bindet ein " N-Acetyl-Glucosamin " -Oligosid, das anfänglich an ein Membranlipid, Dolichol, gebunden ist , an eine Aminosäure Asparagin (Asn), die in einer Asn-X-Serin / Threonin-Sequenz verfügbar ist, wobei X n kein Prolin ist . Diese Reaktion wird durch ein katalysierte Membran Enzym des Glycosyltransferase Typs .
Die N-Glykosylierung findet (global) an zukünftigen Membranglykoproteinen statt und führt zu kurzen und verzweigten Zuckerketten.
Es ist die Addition von Kohlenhydraten an die -OH-Reste der Serin- und Threonin- Aminosäuren der Peptidketten, die im Lumen des Golgi-Apparats vorhanden sind . Diese Reaktion wird auch durch ein Enzym vom Glycosyltransferasetyp katalysiert und beginnt im Allgemeinen mit einem N-Acetylgalactosamin .
Die O-Glykosylierung wird häufig an Proteoglykanen durchgeführt und führt zu langen und unverzweigten Zuckerketten, die große Wasserrückhaltekapazitäten aufweisen. Es gibt viele Proteoglykane in der extrazellulären Matrix tierischer Zellen.
Einige Glykoproteine können auch O-glykosyliert sein.
Es ist die Zugabe eines Mannose auf dem C2 - Kohlenstoff des Indols Kern des ersten Tryptophan einer W Xxw Sequenz . Diese Art der Glykosylierung wurde bereits an folgenden Proteinen gezeigt: Interleukin 12, Ribonuklease 2, die Komplementfraktionen C6, C7, C8, C9.
Biomedizinische Implikationen
Sowohl die O- als auch die N-Glykosylierung sind für die Signalübertragung und Erkennung von Zellen von großer Bedeutung, insbesondere bei Antikörpern, bei denen gezeigt wurde, dass die Reaktion vom Th2- Typ insbesondere die Glykosylierung von IgA und IgM modifiziert, die an der Pathogenese von beteiligt ist Glomerulonephritis bei IgA ( Berger-Krankheit ).
- Eine Störung der Zellglykosylierung scheint an Prionkrankheiten (einschließlich BSE) beteiligt zu sein. Es wurde im Rahmen einer auf einem Mausmodell von Scrapie basierenden Arbeit über eine "umfassende Analyse der Expression des murinen Glykogenoms" untersucht .
- Eine in Nature Communication veröffentlichte Studie (Mkhikian et al.,31. Mai 2011) [Quelle?] Schlägt vor, dass ein Abfall der N-Glykosylierung Multiple Sklerose (MS) fördern könnte . Bei Mäusen, denen die N-Glykosylierung genetisch fehlt, beobachteten die Forscher das Auftreten von entzündlicher Demyelinisierung und Neurodegeneration, zwei Merkmalen von MS. Bei der Analyse von 13.000 Blutproben von Menschen stellen Forscher fest, dass Menschen mit MS einen genetischen Faktor haben, der die Glykosylierung beeinträchtigt. Ergänzungen von Vitamin D3 und N-Acetylglucosamin stellen die gute Glykosylierung von Proteinen auf Zellen in vitro wieder her . Bei diesen mutierten Mäusen geht die Verbesserung der Glykosylierung mit einer Herabstufung der MS-Symptome einher.
Verweise
-
Florence Guillerme (2006). Glykogenom- und Prionkrankheiten; Studium einer experimentellen Scrapie (Doktorarbeit in Biologie, Naturwissenschaften, Gesundheit; University of Limoges)
Siehe auch
In Verbindung stehender Artikel
Externe Links
Literaturverzeichnis
- Dennis, JW, Lau, KS, Demetriou, M. & Nabi, IR (2009) Adaptive Regulation an der Zelloberfläche durch N-Glykosylierung . Verkehr 10, 10, 1569–1578
- Elias, JE & Gygi, SP (2007) Target-Decoy-Suchstrategie für mehr Vertrauen in die Identifizierung von Proteinen in großem Maßstab durch Massenspektrometrie . Nat. Methods 4, 207–214
- Ginis, I. et al. Unterschiede zwischen embryonalen Stammzellen von Mensch und Maus . Dev. Biol. 269, 360–380 (2004)
- Goto, Y., Uematsu, S. & Kiyono, H. (2016) Epitheliale Glykosylierung bei Darmhomöostase und Entzündung . Nat. Immunol. 17, 1244–1251
- Hart, GW, Housley, MP & amp; Slawson, C. (2007) Radfahren von O-gebundenem β-N-Acetylglucosamin auf nukleozytoplasmatischen Proteinen . Nature 446,
- Hellbusch, CC et al. Golgi GDP-Fucose-Transporter-defiziente Mäuse ahmen eine angeborene Störung der Glykosylierung IIc / Leukozyten-Adhäsionsmangel II nach . J. Biol. Chem. 282, 10762–10772
- Lee, J., Sundaram, S., Shaper, NL, Raju, TS & Stanley, P. (2001) Eierstockzellen des chinesischen Hamsters (CHO) können sechs β4-Galactosyltransferasen (β4GalTs) exprimieren. Folgen des Verlusts von funktionellem β4GalT-1, β4GalT-6 oder beiden in CHO-Glykosylierungsmutanten . J. Biol. Chem. 276, 13924–13934
- Moremen ,, KW, Tiemeyer, M. & Nairn, AV (2012) Glykosylierung von Wirbeltierproteinen: Diversität, Synthese und Funktion . Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 13, 448–462
- Nairn, A. et al. (2012) Veränderungen der Glycan-verwandten Gentranskripte nach Differenzierung menschlicher embryonaler Stammzellen in Zelltypen, die aus Ektoderm-, Mesoderm- oder Endoderm-Linien stammen . Glycobiology 22, 1590
- Nairn, AV et al. (2012) Regulation von Glykanstrukturen in embryonalen Stammzellen von Mäusen: kombinierte Transkriptprofilierung von Glykan-verwandten Genen und Glykanstrukturanalyse . J. Biol. Chem. 287, 37835–37856
- Patnaik, SK & Stanley, P. Lektinresistente CHO-Glykosylierungsmutanten . Methoden Enzymol. 416, 159–182 (2006)
- Ray, C. (1998). N-Glykosylierung in Pflanzen. Untersuchung eines Modellglykoproteins: Phytohämagglutinin (Dissertation).
- Thompson, A. et al. (2003) Tandem-Massen-Tags: Eine neuartige Quantifizierungsstrategie zur vergleichenden Analyse komplexer Proteinmischungen mittels MS / MS . Anal. Chem. 75, 1895–1904
- Varki, A. et al. (2017) Symbolnomenklatur für grafische Darstellungen von Glykanen . Glycobiology 25, 1323–1324 (2015)
- Varki, A. Biologische Rollen von Glykanen . Glycobiology 27, 3–49
- B. Wollscheid et al. (2009) Massenspektrometrische Identifizierung und relative Quantifizierung von N-verknüpften Zelloberflächenglykoproteinen . Nat. Biotechnol. 27, 378–386
- Yin, X. et al. Glykoproteomische Analyse des Sekretoms menschlicher Endothelzellen . Mol. Zelle. Proteomics 12, 956–978 (2013)
- Zhao, P., Stalnaker, SH & Wells, L. (2013) Ansätze zur Standortkartierung und Quantifizierung von O-verknüpften Glycopeptiden . Methoden Mol. Biol. 951, 229–244
- Zielinska, DF, Gnad, F., Wis'niewski, JR & Mann, M. (2010) Die Präzisionskartierung eines in vivo N-Glykoproteoms zeigt starre topologische und Sequenzbeschränkungen . Cell 141, 897–907