גליקופרוטאינים: פונקציה ומחלות

כמחצית מכל חלבונים בגוף האדם גליקופרוטאינים. החומרים ממלאים תפקיד כמרכיבי תאים כמו גם כחומרים חיסוניים. הם נוצרים בעיקר כחלק ממה שמכונה N- גליקוזילציה ועלולים לגרום למחלות קשות אם הם מורכבים בצורה שגויה.

מהם גליקופרוטאינים?

גליקופרוטאינים הם חלבונים עם שאריות הטרוגליקניות מסועפות כמו עץ. הם בדרך כלל בעלי עקביות צמיגה. המקרומולקולות מכילות קשר קוולנטי סוכר קבוצות. הם מורכבים מ חד סוכרים, כמו גלוקוז, פרוקטוז, סוכרים אמינו של מנוס או אצטיל. לכן הם נקראים גם אוליגוסכרידים הקשורים לחלבון. כריכה קוולנטית יכולה להתרחש בדרכים שונות ומתאימה לכריכה ל חומצות אמינו serine או אספרגין. קשירה לסרין נקראת O- וקשירה ל- אספרגין נקרא N- גליקוזילציה. הגליקופרוטאינים של N- גליקוזילציה משתנים בגודלם. הם תואמים חד סוכרים, די או סוכרים עד פוליסכרידים. על פי שיעורם של חד סוכרים, הם מחולקים לגליקופרוטאינים עשירים במנוז, מורכבים והיברידיים. בקבוצה העשירה במנוז, שרידי המנוסים שולטים. בקבוצה המורכבת שולטים סכרידים. הקבוצה ההיברידית היא צורה מעורבת. תכולת הפחמימות של גליקופרוטאינים נעה בין אחוזים בודדים עבור ריבונוקליזות ועד 85 אחוז עבור דם אנטיגנים קבוצתיים.

פונקציה, פעולה ותפקידים

גליקופרוטאינים מבצעים פונקציות רבות באורגניזם האנושי. הם מרכיב מבני בקרומי התא ומכונים גם מבניים חלבונים בהקשר הזה. עם זאת, הם נמצאים גם בריר ומשמשים כחומרי סיכה בנוזלים. הם תורמים לאינטראקציה של תאים כחלבוני קרום. חלק מהגליקופרוטאינים ממלאים גם פונקציות הורמונליות, כגון גורם הגדילה hCG. הם חשובים באותה מידה כמו רכיבים אימונולוגיים בצורה של אימונוגלובולינים ו אינטרפרונים. כל חלבוני הייצוא וחלבוני הממברנה בגוף היו עדיין גליקופרוטאינים, לפחות במהלך הביוסינתזה. הם רלוונטיים במיוחד לתגובות הכרה ב המערכת החיסונית מכיוון שהם מתקשרים עם תאי T אימונולוגיים וקולטני תאי T. חלבוני פלזמה שונים בודדו בבני אדם דם פלזמה, מתוכה בלבד אלבומין וחוסר פרה-אלבומין סוכר שאריות. שפע הגליקופרוטאינים מפתיע. בסופו של דבר, כמעט כל החלבונים המסיסים בתא ו אנזימים יש שאריות של סוכר. כמו הורמונים, לגליקופרוטאינים השפעות פלאי-טרופיות ולכן הם מכריעים לפעילות מערכות איברים שונות. לדוגמא, ה הורמונים TSH, HCG ו- FSH הם גליקופרוטאינים. כמחסני קרום, הם מיוצגים בתפקיד הקולטן כמו גם בבקר התחבורה והמייצב. יש להם השפעה מייצבת בעיקר יחד עם גליקוליפידים. יחד עם חומרים אלה הם יוצרים את מה שמכונה גליקוקליקס, המייצב תאים חסרי דופן תאים.

גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים

הצורה הנפוצה ביותר של היווצרות גליקופרוטאינים היא N- גליקוזידי או N- גליקוזילציה ל אספרגין. סוכר נקשר ל חנקן של חומצה חופשית amide קבוצות בתהליך זה. N-glycosylation מתרחש ב reticulum endoplasmic. N-glycosides שנוצרו בדרך זו הם קבוצת הגליקופרוטאין הרלוונטית ביותר. במהלך N- גליקוזילציה, מבשר הסוכר נמתח למולקולת הנשא dolichol ללא תלות ברצף חומצות האמינו של חלבון היעד. קבוצת ה- OH בקצה המולקולה מקושרת לדיפוספט. בטרמינל נוצר מבשר אוליגוסכריד פוספט שאריות של מולקולות. שבעת הסוכרים הראשונים מתאספים בצד הציטוזולי. לדוליכול מחוברים שני גלוקוזאמינים N- אצטיל וחמישה שאריות מנוז פוספט. נוקלאוטידי הסוכר תוצר-מנוס ו- UDP-N-אצטיל-גלוקוזאמין מופיעים כתורמים. המבשר מועבר על פני קרום ה- ER על ידי חלבון תחבורה. לפיכך, המבשר מכוון לצד הפנימי של הרטיקולום האנדופלזמי, שם מתווספים אליו ארבע שאריות מנוז. בנוסף, גלוקוז מתווספים שאריות. המבשר הארוך של 14 הסוכר מועבר לבסוף לחלבון. מסלול היווצרות נוסף עבור גליקופרוטאינים הוא קשירת O- גליקוזידית או O- גליקוזילציה לסרין, המתבצעת במנגנון התאים של גולגי. בתהליך זה, נקשר הסוכר לקבוצת הידרוקסיל של סרין. ערכים של גליקופרוטאינים רלוונטיים בעיקר ביחס לחלבון פלזמה, מכיוון שהם ממלאים תפקיד בגדול דם כדי לרשום את כל הערכים הסטנדרטיים עבור גליקופרוטאינים בנפרד בשלב זה יחרוג מההיקף.

מחלות והפרעות

כמה מחלות גנטיות להראות השפעות על גליקוזילציה. קבוצה אחת של הפרעות כאלה היא CDG. במקרה זה, הגליקופרוטאינים מראים רמות לא תקינות. אנשים מושפעים סובלים מהתפתחות האטה המתייחסת לנושאים פיזיים ונפשיים כאחד. פזילה יכולה להיות תסמין נוסף של ההפרעה הגנטית. בסך הכל, כ -250 גנים שונים מעורבים ביצירת גלוקופרוטאינים. בהפרעות גליקוזילציה מולדות, קיימות הפרעות בהתקשרות של שרשראות צד פחמימות לחלבונים עקב נטייה גנטית. בשינוי שלאחר התרגום, חלבונים רוכשים את הפונקציונליות המלאה שלהם. כאשר תהליך זה מתאסף באופן חריג אנזימים או חלבונים הבונים שרשראות צדדיות של פחמימות, תוצאות CDG. N- גליקוזילציה מושפעת לרוב מהפרעה. עד היום התגלו כ -30 פגמים באנזים המשפיעים על N- גליקוזילציה. הפרעות O- גליקוזילציה גנטיות הן מעט פחות שכיחות. הם מתבטאים בהפרעות רב מערכתיות נוירו-שריריות, כגון תסמונת ווקר-ורבורג. מכיוון שגליקופרוטאינים מבצעים כל כך הרבה פונקציות באורגניזם, התמונה הקלינית מאופיינת בתסמינים מרובים. כל מערכות האיברים יכולות להיות מושפעות מהפרעות גליקוזילציה מולדות. הפרעות התפתחות פסיכו-מוטוריות הן התסמין המוביל. הפרעות נוירולוגיות שכיחות באותה מידה. הפרעות קרישה או הפרעות אנדוקריניות אינן גם נדירות.