Гликопротеины

Не следует путать с пептидогликан и протеогликаны.

Гликопротеи́ны (устар. гликопротеиды) — двухкомпонентные белки, в которых белковая (пептидная) часть молекулы ковалентно соединена с одной или несколькими группами гетероолигосахаридов. Кроме гликопротеинов существуют также протеогликаны и гликозаминогликаны.

N-связанное гликозилирование белков (N-гликозилирование N-гликанов) по остаткам Asn в гликопротеинах.^[1]

Гликопротеины являются важным структурным компонентом клеточных мембран животных и растительных организмов. К гликопротеинам относятся большинство белковых гормонов. Гликопротеины мембран эритроцитов, специфически гликозилированные теми или иными углеводными остатками, но имеющие гомологичную белковую часть, предопределяют группу крови у человека. Также гликопротеинами являются все антитела, интерфероны, компоненты комплемента, белки плазмы крови, молока, рецепторные белки и др.

Типы гликозилирования

Существует несколько типов гликозилирования, хотя первые два являются наиболее распространенными:

1. При N-гликозилировании сахара присоединяются к азоту, обычно к амидной боковой цепи аспарагина,
2. При O-гликозилировании сахара присоединяются к кислороду, обычно к серину или треонину , но также к тирозину или неканоническим аминокислотам, таким как гидроксилизин и гидроксипролин
3. При P-гликозилировании сахара присоединяются к фосфору на фосфосерине
4. При C-гликозилировании сахара присоединяются непосредственно к углероду, например, при добавлении маннозы к триптофану
5. При S-гликозилировании бета- GlcNAc присоединяется к атому серы остатка цистеина^[2]
6. При гликировании , также известном как неферментативное гликозилирование, сахара ковалентно связываются с молекулой белка или липида без контролирующего действия фермента, но посредством реакции Майяра (напр. гликозилированный гемоглобин)

Моносахариды

Моносахариды, обычно встречающиеся в гликопротеинах эукариот, включают: это может быть глюкоза, фукоза, манноза, глюкозамин, галактозамин, ксилоза, сиаловые кислоты, галактоза и др.^[3]:526

Восемь моносахаридов, обычно содержащихся в гликопротеинах

Те или иные моносахариды, связанные с белком, изменяют биохимические и иммунологические свойства белка, его пространственную конфигурацию и др. Важным частным случаем является связывание белков с сиаловой кислотой, приводящее к формированию сиалогликопротеинов. В типичных случаях именно связывание с сиаловой кислотой предопределяет увеличение T_1/2 белка в плазме крови. В белках, которые имеют сегменты, простирающиеся вне клетки, внеклеточные сегменты также часто гликозилированы. Гликопротеины являются важными интегральными мембранными белками, где они играют роль в межклеточных взаимодействиях.

Основные сахара, содержащиеся в гликопротеинах человека^[4]

Сахар	Тип	Сокращенное название
β-D-глюкоза	Гексоза	Glc
β-D-галактоза	Гексоза	Gal
β-D-манноза	Гексоза	Man
α-L-фукоза	Дезоксигексоза	Fuc
N-ацетилгалактозамин	Аминогексоза	GalNAc
N-ацетилглюкозамин	Аминогексоза	GlcNAc
N-ацетилнейраминовая кислота	Аминононулозоновая кислота (сиаловая кислота)	NeuNAc
Ксилоза	Пентоза	Xyl

Примеры

Одним из примеров гликопротеинов, обнаруженных в организме, являются муцины , которые секретируются со слизью дыхательных и пищеварительных трактов. Сахара, присоединенные к муцинам, придают им значительную водоудерживающую способность, а также делают их устойчивыми к протеолизу пищеварительными ферментами. Гликопротеины важны для распознавания лейкоцитов:

• молекулы, такие как антитела (иммуноглобулины), которые напрямую взаимодействуют с антигенами
• молекулы главного комплекса гистосовместимости (или MHC), которые экспрессируются на поверхности клеток и взаимодействуют с Т-клетками как часть адаптивного иммунного ответа
• сиалиловый антиген Льюиса X на поверхности лейкоцитов
• H антиген антигенов совместимости крови ABO

Другие примеры гликопротеинов включают:

1. гонадотропины (лютеинизирующий гормон фолликулостимулирующий гормон)
2. гликопротеин IIb / IIIa , интегрин, обнаруженный на тромбоцитах, который необходим для нормальной агрегации тромбоцитов и прикрепления к эндотелию
3. компоненты пеллюцида, который окружает яйцеклетку, и имеет важное значение для взаимодействия со сперматозоидами
4. структурные гликопротеины, которые встречаются в соединительной ткани. Они помогают связывать воедино волокна, клетки и основное вещество соединительной ткани. Они также могут помочь компонентам ткани связываться с неорганическими веществами, такими как кальций в костях
5. Гликопротеин-41(gp41) и гликопротеин-120 (gp120) являются белками оболочки вируса ВИЧ
6. Растворимые гликопротеины часто имеют высокую вязкость, например, в яичном белке или плазме крови
7. Миракулин , представляет собой гликопротеин, извлекаемый из Synsepalum dulcificum натуральный подсластитель, который изменяет способность рецепторов языка человека распознавать кислые продукты, как сладкие^[5].
8. Различные поверхностные гликопротеины позволяют паразиту трипаносомы сонной болезни избежать иммунного ответа хозяина.

Гормоны

Гормоны , являющиеся гликопротеинами, включают:

• Эритропоэтин (ЭПО)
• Альфа-фетопротеин
• Тиреотропный гормон
• Хорионический гонадотропин человека
• Фолликулостимулирующий гормон
• Лютеинизирующий гормон

Различие между гликопротеинами и протеогликанами

Цитата из рекомендаций ИЮПАК^[6]:

Гликопротеин - это соединение, содержащее углеводы (или гликан), ковалентно связанный с белком. Углевод может быть в форме моносахарида, дисахарида(-ов). олигосахаридов, полисахаридов или их производных (например, сульфо- или фосфозамещенные). Могут присутствовать одна, несколько или много углеводных единиц. Протеогликаны представляют собой подкласс гликопротеинов, в которых углеводные единицы представляют собой полисахариды, содержащие аминосахара. Такие полисахариды также известны как гликозаминогликаны.

Функции

Некоторые функции выполняемые гликопротеинами:^[3]:524

Функция	Гликопротеины
Соединительная ткань и сухожилия	Коллагены
Смазка и защитное средство	Муцины
Транспортная молекула	Трансферрин , церулоплазмин
Иммунологическая молекула	Иммуноглобулины,[7] антигены гистосовместимости
Гормон	Человеческий хорионический гонадотропин (ХГЧ), тиреотропный гормон (ТТГ)
Фермент	Например, щелочная фосфатаза, пататин
Сайт распознавания прикрепления клеток	Различные белки, участвующие в межклеточном (например, сперматозоид-овоцит), вирусклеточном, бактериальноклеточном, и гормонально-клеточном взаимодействии
Антифриз-протеин	Некоторые белки плазмы холодноводных рыб
Взаимодействовать с определенными углеводами	Лектины , селектины (лектины клеточной адгезии), антитела
Рецептор	Различные белки, участвующие в действии гормонов и лекарств
Влияет на сворачивание определенных белков	Калнексин, кальретикулин
Регулирование развития	Notch и его аналоги, ключевые белки
Гемостаз (и тромбоз)	Специфические гликопротеины на поверхностных мембранах тромбоцитов

Примечания

1. Ruddock, L. W.; Molinari, M. (2006). "N-glycan processing in ER quality control". Journal of Cell Science. 119 (21): 4373—4380. doi:10.1242/jcs.03225. PMID 17074831.
2. Stepper, Judith; Shastri, Shilpa; Loo, Trevor S.; Preston, Joanne C.; Novak, Petr; Man, Petr; Moore, Christopher H.; Havlíček, Vladimír; Patchett, Mark L. (2011-01-18). "CysteineS-glycosylation, a new post-translational modification found in glycopeptide bacteriocins". FEBS Letters (англ.). 585 (4): 645—650. doi:10.1016/j.febslet.2011.01.023. ISSN 0014-5793. PMID 21251913.
3. Robert K. Murray, Daryl K. Granner & Victor W. Rodwell: "Harper's Illustrated Biochemistry 27th Ed.", McGraw–Hill, 2006
4. Glycan classification Архивная копия от 27 октября 2012 на Wayback Machine SIGMA
5. Theerasilp S., Kurihara Y. Complete purification and characterization of the taste-modifying protein, miraculin, from miracle fruit (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1988. — August (vol. 263, no. 23). — P. 11536—11539. — PMID 3403544. Архивировано 27 августа 2005 года.
6. Nomenclature of glycoproteins, glycopeptides and peptidoglycans, Recommendations 1985  (неопр.). www.qmul.ac.uk. Дата обращения: 16 марта 2021. Архивировано 3 июня 2021 года.
7. Maverakis E, Kim K, Shimoda M, Gershwin M, Patel F, Wilken R, Raychaudhuri S, Ruhaak LR, Lebrilla CB (2015). "Glycans in the immune system and The Altered Glycan Theory of Autoimmunity". J Autoimmun. 57 (6): 1—13. doi:10.1016/j.jaut.2014.12.002. PMC 4340844. PMID 25578468.

См. также

• Амилоид
• P-гликопротеин