GLICOSILAZIONE DELLE PROTEINE: TIPI, PROCESSI E FUNZIONI - BIOLOGIA - 2024

La glicosilazione della proteina è una modifica post-traduzionale è l'aggiunta di catene di oligosaccaridi proteine ​​lineari o ramificate. Le glicoproteine ​​risultanti sono generalmente proteine ​​di superficie e proteine ​​della via secretoria.

La glicosilazione è una delle modificazioni peptidiche più comuni tra gli organismi eucarioti, ma è stato anche dimostrato che si verifica in alcune specie di archaea e batteri.

Esempio di catene oligosaccaridiche che possono legarsi alle proteine ​​mediante glicosilazione (Dna 621, da Wikimedia Commons)

Negli eucarioti questo meccanismo si verifica tra il reticolo endoplasmatico (ER) e il complesso di Golgi, con l'intervento di diversi enzimi coinvolti sia nei processi regolatori che nella formazione di legami covalenti proteina + oligosaccaride.

Tipi di glicolisi

A seconda del sito di legame dell'oligosaccaride alla proteina, la glicosilazione può essere classificata in 4 tipi:

N-

È il più comune di tutti e si verifica quando gli oligosaccaridi si legano all'azoto del gruppo ammidico dei residui di asparagina nel motivo Asn-X-Ser / Thr, dove X può essere qualsiasi amminoacido eccetto la prolina.

O

Quando i carboidrati si legano al gruppo idrossile di serina, treonina, idrossilisina o tirosina. È una modifica meno comune e gli esempi sono proteine ​​come collagene, glicoforina e mucine.

C-

Consiste nell'aggiunta di un residuo di mannosio che si lega alla proteina mediante un legame CC con il C2 del gruppo indolo nei residui di triptofano.

Glipiazione (dall'inglese "

Un polisaccaride funge da ponte per attaccare una proteina a un ancoraggio glicosilfosfatidilinositolo (GPI) sulla membrana.

Processi

Negli eucarioti

La N-glicosilazione è quella studiata nei minimi dettagli. Nelle cellule di mammifero il processo inizia nel pronto soccorso, dove un polisaccaride preformato si lega alle proteine ​​quando emergono dai ribosomi.

Detto polisaccaride precursore è composto da 14 residui di zucchero, ovvero: 3 residui di glucosio (Glc), 9 mannosio (Man) e 2 residui di N-acetil glucosamina (GlcNAc).

Questo precursore è comune nelle piante, negli animali e negli organismi eucarioti unicellulari. Si lega alla membrana grazie ad un legame con una molecola di dolicol, un lipide isoprenoide incorporato nella membrana ER.

Dopo la sua sintesi, l'oligosaccaride viene trasferito dal complesso enzimatico oligosacryltransferase a un residuo di asparagina incluso nella sequenza tripeptidica Asn-X-Ser / Thr di una proteina durante la traduzione.

I tre residui Glc all'estremità dell'oligosaccaride servono come segnale per la corretta sintesi dell'oligosaccaride e vengono tagliati insieme a uno dei residui di Man prima che la proteina venga trasportata nell'apparato di Golgi per l'ulteriore elaborazione.

Una volta nell'apparato di Golgi, le porzioni oligosaccaridiche attaccate alle glicoproteine ​​possono essere modificate mediante l'aggiunta di galattosio, acido sialico, fucosio e molti altri residui, dando vita a catene di maggiore varietà e complessità.

Elaborazione di oliosaccaridi (Dna 621, da Wikimedia Commons)

Il macchinario enzimatico necessario per effettuare i processi di glicosilazione comprende numerose glicosiltransferasi per l'aggiunta di zuccheri, glicosidasi per la loro rimozione e diversi trasportatori di zuccheri nucleotidici per l'apporto di residui usati come substrati.

Nei procarioti

I batteri non possiedono sistemi di membrana intracellulare, quindi la formazione iniziale di oligosaccaridi (di soli 7 residui) si verifica sul lato citosolico della membrana plasmatica.

Detto precursore viene sintetizzato su un lipide che viene poi traslocato da una flipasi dipendente dall'ATP nello spazio periplasmatico, dove avviene la glicosilazione.

Un'altra importante differenza tra la glicosilazione eucariotica e procariotica è che l'enzima oligosaccaride transferasi (oligosacaryltransferase) dai batteri può trasferire residui di zucchero a porzioni libere di proteine ​​già piegate, non come vengono tradotte dai ribosomi.

Inoltre, il motivo peptidico riconosciuto da questo enzima non è la stessa sequenza eucariotica tri-peptidica.

Caratteristiche

Gli N-oligosaccaridi attaccati alle glicoproteine ​​servono a vari scopi. Ad esempio, alcune proteine ​​richiedono questa modifica post-traduzionale per ottenere il corretto ripiegamento della loro struttura.

Ad altri fornisce stabilità, o evitando la degradazione proteolitica o perché questa porzione è necessaria per svolgere la loro funzione biologica.

Poiché gli oligosaccaridi hanno un forte carattere idrofilo, la loro aggiunta covalente a una proteina ne modifica necessariamente la polarità e la solubilità, che possono avere rilevanza dal punto di vista funzionale.

Una volta attaccati alle proteine ​​di membrana, gli oligosaccaridi sono preziosi vettori di informazioni. Partecipano ai processi di segnalazione cellulare, comunicazione, riconoscimento, migrazione e adesione.

Hanno un ruolo importante nella coagulazione del sangue, nella guarigione e nella risposta immunitaria, nonché nell'elaborazione del controllo della qualità delle proteine, che è dipendente dai glicani e indispensabile per la cellula.

Importanza

Almeno 18 malattie genetiche sono state collegate alla glicosilazione delle proteine ​​negli esseri umani, alcune delle quali comportano uno scarso sviluppo fisico e mentale, mentre altre possono essere fatali.

Esiste un numero crescente di scoperte relative alle malattie da glicosilazione, soprattutto nei pazienti pediatrici. Molti di questi disturbi sono congeniti e hanno a che fare con difetti associati alle fasi iniziali della formazione di oligosaccaridi o alla regolazione degli enzimi che partecipano a questi processi.

Poiché gran parte delle proteine ​​glicosilate costituiscono il glicocalice, vi è un crescente interesse nel verificare che mutazioni o alterazioni nei processi di glicosilazione possano essere correlate al cambiamento nel microambiente delle cellule tumorali e quindi promuovere la progressione di tumori e sviluppo di metastasi nei malati di cancro.

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