GLICOPROTEINE: STRUTTURA, FUNZIONI, CLASSI ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

Le glicoproteine o glicoproteine sono proteine ​​transmembrana che fanno parte della grande famiglia dei glicoconiugati di membrana e sono presenti in animali, piante e microrganismi come batteri, lieviti e Archaea.

Sono stati definiti per la prima volta nel 1908 dal Protein Nomenclature Committee dell'American Society of Biochemists e sono il risultato dell'unione glicosidica di una proteina con una porzione di carboidrati chiamata glucano.

Struttura della lectina monomero di un legume (Fonte: Utente: Tomixdf tramite Wikimedia Commons)

Sono proteine ​​particolarmente abbondanti sulla superficie della membrana plasmatica di molte cellule e costituiscono una parte importante dello strato di carboidrati che le ricopre, che in molti casi è chiamato glicocalice.

Le proteine ​​precursori delle glicoproteine ​​vengono modificate in modo covalente nel reticolo endoplasmatico e nel complesso di Golgi di molti eucarioti dopo la loro traduzione, sebbene ci siano anche casi di glicosilazione nel citosol, ma sono meno comuni e si verificano con un solo tipo di zucchero .

La glicosilazione delle proteine ​​ha spesso importanti effetti funzionali sulla sua attività, poiché può partecipare al ripiegamento e, quindi, alla costituzione della sua struttura terziaria.

I glicani hanno molteplici funzioni biologicamente importanti per la cellula, poiché possono conferire specificità alle cellule e partecipare ai processi di segnalazione intracellulare e intercellulare, poiché sono ligandi per recettori endogeni ed esogeni.

Le glicoproteine, così come il resto dei glicoconiugati, sono così importanti che una cellula dedica fino all'1% del suo genoma al meccanismo della glicosilazione e, nell'uomo, più del 70% delle proteine ​​viene modificato dalla glicosilazione.

Struttura

La struttura delle glicoproteine ​​viene studiata in base alla loro sequenza di amminoacidi, ai siti di glicosilazione all'interno della sequenza e alle strutture delle porzioni di glicano che si legano a questi siti.

Le catene oligosaccaridiche che sono legate dalla glicosilazione a queste proteine ​​sono generalmente molto diverse, ma sono corte, poiché non superano i 15 residui zuccherini. Alcune proteine ​​hanno una singola catena oligosaccaridica, ma altre possono averne più di una e queste possono essere ramificate.

L'unione tra oligosaccaridi e proteine ​​avviene attraverso il carbonio anomerico del carboidrato e il gruppo idrossile (-OH) di un residuo serina o treonina, nel caso di O-glicosilazione, o tramite l'azoto ammidico di un residuo di asparagina, nel caso della N-glicosilazione.

I carboidrati così legati possono rappresentare fino al 70% del peso molecolare di una glicoproteina e le caratteristiche della porzione di carboidrati (dimensione e carica, ad esempio) possono proteggere alcune proteine ​​dalla proteolisi enzimatica.

La stessa proteina può avere, in diversi tessuti, differenti schemi di glicosilazione che la rendono una diversa glicoproteina, poiché la struttura completa comprende non solo i residui amminoacidici e le loro disposizioni spaziali, ma anche gli oligosaccaridi ad essi attaccati.

Tra i residui di zucchero che si trovano ripetutamente nelle glicoproteine ​​ci sono: D-galattosio, D-mannosio, D-glucosio, L-fucosio, D-xilosio, L-arabinofuranosio, N-acetil-D-glucosamina, N-acetile -D-galattosamina, alcuni acidi sialici e modifiche di tutti questi.

Caratteristiche

Strutturale

Da un punto di vista strutturale, le glicoproteine ​​forniscono catene di carboidrati che partecipano alla protezione e alla lubrificazione delle cellule, poiché sono in grado di idratare e formare una sostanza viscosa che resiste alle aggressioni meccaniche e chimiche.

Alcune glicoproteine ​​si trovano anche nei batteri e negli archaea e questi sono componenti importanti dello strato S, che è lo strato più esterno dell'involucro cellulare.

Inoltre, si trovano anche come componenti delle proteine ​​flagelline, che fanno parte dei filamenti flagellari utilizzati come organi locomotori.

Le piante possiedono anche glicoproteine ​​strutturali che sono caratterizzate da complessi modelli di glicosilazione e che possono essere trovate come parte della struttura della parete cellulare o nella matrice extracellulare.

Riconoscimento cellulare

Le glicoproteine ​​svolgono importanti funzioni come siti di riconoscimento intercellulare, poiché molti recettori sulla superficie cellulare sono in grado di riconoscere sequenze di oligosaccaridi specifiche.

Un esempio dei riconoscimenti intercellulari che avvengono per mezzo delle catene oligosaccaridiche sulla superficie cellulare è il caso del riconoscimento tra l'ovulo e lo sperma, necessario affinché avvenga il fenomeno della fecondazione negli organismi multicellulari a riproduzione sessuale.

I gruppi sanguigni nell'uomo sono determinati dall'identità degli zuccheri attaccati alle glicoproteine ​​che li specificano. Anche gli anticorpi e molti ormoni sono glicoproteine ​​e le loro funzioni sono essenziali per la segnalazione e la difesa del corpo.

Adesione cellulare

Le cellule T del sistema immunitario dei mammiferi possiedono una glicoproteina con domini di adesione nota come CD2, che è un componente chiave per la stimolazione immunitaria poiché media il legame tra i linfociti e le cellule presentanti l'antigene attraverso il suo recettore, il Glicoproteina CD58.

Alcuni virus che hanno importanti funzioni patogene per molti mammiferi, compreso l'uomo, possiedono glicoproteine ​​di superficie che funzionano nei processi di adesione della particella virale alle cellule che parassitano.

È il caso della proteina GP120 del virus dell'immunodeficienza umana acquisita o HIV, che interagisce con una proteina di superficie delle cellule umane nota come GP41 e che collabora con l'ingresso del virus nella cellula.

Allo stesso modo, molte proteine ​​glicosilate partecipano a importanti processi di adesione cellulare che avvengono nella vita ordinaria delle cellule presenti in molti tessuti di organismi multicellulari.

Glicoproteine ​​come bersagli terapeutici

Questi complessi proteina-carboidrato sono i bersagli preferiti di molti patogeni come parassiti e virus e molte glicoproteine ​​con schemi di glicosilazione aberranti hanno ruoli critici nelle malattie autoimmuni e nei tumori.

Per questi motivi diversi ricercatori si sono assunti il ​​compito di proporre queste proteine ​​come possibili bersagli terapeutici e per la progettazione di metodi diagnostici, terapie di nuova generazione, e anche per la progettazione di vaccini.

Lezioni

La classificazione delle glicoproteine ​​si basa principalmente sulla natura del legame glicosidico che collega le frazioni di proteine ​​e carboidrati e sulle caratteristiche dei glicani attaccati.

A seconda dei residui zuccherini si possono avere glicoproteine ​​con monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi e derivati ​​di questi. Alcuni autori considerano una classificazione delle glicoproteine ​​in:

- Proteoglicani, che sono una sottoclasse all'interno del gruppo delle glicoproteine ​​che contiene, nella porzione di carboidrati, polisaccaridi composti principalmente da amino-zuccheri (glicosaminoglicani).

- Glicopeptidi, molecole composte da carboidrati legati ad oligopeptidi formati da amminoacidi nelle loro conformazioni L e / o D.

- Glyco aminoacidi, che sono amminoacidi legati a un saccaride attraverso qualsiasi tipo di legame covalente.

- Glicosil amminoacidi, che sono amminoacidi legati a una porzione di saccaride tramite legami O-, N- o S-glicosidici.

Nella nomenclatura di queste proteine ​​così legate ai carboidrati, i prefissi O-, N- e S- vengono utilizzati per specificare attraverso quali legami gli zuccheri sono attaccati alla catena polipeptidica.

Esempi

- La glicoforina A è una delle glicoproteine ​​meglio studiate: è una proteina integrale della membrana degli eritrociti (cellule o globuli rossi) e ha 15 catene oligosaccaridiche legate covalentemente a residui amminoacidici nella regione N-terminale a attraverso legami O-glicosidici e una catena legata da un legame N-glicosidico.

- La maggior parte delle proteine ​​nel sangue sono glicoproteine ​​e questo gruppo include immunoglobuline e molti ormoni.

- La lattalbumina, una proteina presente nel latte è glicosilata, così come molte proteine ​​pancreatiche e lisosomiali.

- Le lectine sono proteine ​​leganti i carboidrati e quindi hanno molteplici funzioni in riconoscimento.

- È inoltre necessario evidenziare molti ormoni animali che sono glicoproteine; Tra questi si possono citare la lutropina (LH), la follitropina (FSH) e la tireotropina (TSH), che vengono sintetizzate nella ghiandola pituitaria anteriore, e la gonadotropina corionica che viene prodotta nella placenta di esseri umani, primati e equini.

Questi ormoni hanno funzioni riproduttive poiché l'LH stimola la steroidogenesi nelle ovaie e nelle cellule di Leydig testicolari.

- Il collagene, un'abbondante proteina presente principalmente nei tessuti connettivi degli animali, rappresenta un'enorme famiglia di glicoproteine ​​composta da più di 15 tipi di proteine ​​che, sebbene abbiano molte caratteristiche in comune, sono piuttosto differenti.

Queste proteine ​​contengono porzioni "non collagene", alcune delle quali sono costituite da carboidrati.

- Le estensine sono proteine ​​vegetali costituite da una rete di glicoproteine ​​insolubili ricche di idrossiprolina e residui di serina. Si trovano nel muro delle cellule vegetali e si pensa che agiscano come difesa contro diversi tipi di stress e agenti patogeni.

- Le piante hanno anche proteine ​​simili alla lectina e un esempio speciale di queste sono le lectine di patate, che apparentemente hanno la capacità di agglutinare le cellule del sangue come gli eritrociti.

- Infine, ma non meno importante, si possono nominare le mucine, che sono glicoproteine ​​secrete nella mucosa e fanno parte della saliva negli animali, svolgendo principalmente funzioni di lubrificazione e segnalazione.

Riferimenti

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