Az összes fehérje körülbelül a fele az emberi testben található glikoproteinek. Az anyagok szerepet játszanak sejtkomponensekként és immunrendszerként is. Elsősorban az úgynevezett N-glikozilezés részeként képződnek és súlyos betegségeket okozhatnak, ha nem megfelelően vannak összeállítva.
Melyek a glikoproteinek?
A glikoproteinek fákhoz hasonló elágazó heteroglikánmaradékokkal rendelkező proteinek. Általában viszkózus állagúak. A makromolekulák kovalensen kötött cukorcsoportokat tartalmaznak.
Monoszacharidokból, például glükózból, fruktózból, mannózból vagy acetilezett aminocukorból állnak. Ez az oka annak, hogy fehérjékhez kötött oligoszacharidokként is ismertek. A kovalens kötés különféle módon megy végbe, és megfelel akár a szerin, akár az aszparagin aminosavakhoz való kötésnek. A szerinnel való kötődést O-nak és az aszparagin N-glikozilezésének hívják. Az N-glikozilezésben részt vevő glikoproteinek mérete eltérő. Ezek megfelelnek monoszacharidoknak, di- vagy oligoszacharidoknak és még poliszacharidoknak is.
A monoszacharidok aránya szerint nagy mannózú, komplex és hibrid glikoproteinekre osztják őket. A mannózban gazdag csoportban a mannóz maradványok dominálnak. A komplex csoportban a szacharidok dominálnak. A hibrid csoport hibrid. A glikoproteinek szénhidráttartalma néhány százalék a ribonukleázok és 85 százalék között a vércsoport antigének esetében.
Funkció, hatás és feladatok
A glikoproteinek számos funkciót látnak el az emberi szervezetben. Ezek a sejtmembránok szerkezeti alkotóelemei, és ebben az összefüggésben strukturális fehérjéknek is hivatkoznak. A nyálkahártyában is megtalálhatók, és folyékony kenőanyagként használják őket.
Membránfehérjékként hozzájárulnak a sejt kölcsönhatáshoz. Néhány glikoproteinnek hormonális funkciói is vannak, például a hCG növekedési faktor. Az anyagok ugyanolyan fontosak, mint az immunológiai komponensek immunoglobulinok és interferonok formájában. A test összes exportfehérje és membránfehérje még mindig glikoproteinek volt, legalább a bioszintézis során. Különösen fontosak az immunrendszer felismerési reakciói során, mivel kölcsönhatásba lépnek immunológiai T-sejtekkel és T-sejt-receptorokkal. Az emberi vérplazmában különféle plazmafehérjéket izoláltak, amelyek közül csak az albuminban és az prealbuminban nincs cukormaradék.
A glikoproteinek bősége elképesztő. Végül szinte minden extracellulárisan oldódó protein és enzim tartalmaz cukormaradványokat. Hormonokként a glikoproteinek pleiotrop hatásúak, és ezért kritikus jelentőségűek a különféle szervrendszerek aktivitásában. A TSH, HCG és FSH hormonok például glikoproteinek. Membránfehérjékként képviselik őket a receptorok, valamint transzporterek és stabilizátorok szerepében. Stabilizáló hatásuk van, különösen a glikolipidekkel együtt. Ezekkel az anyagokkal együtt úgynevezett glycocalyx-et alkotnak, amely stabilizálja a sejteket sejtfal nélkül.
Oktatás, előfordulás, tulajdonságok és optimális értékek
A glikoproteinek leggyakoribb képződése az N-glikozid-kötés vagy N-glikozilezés az aszparaginhoz. A cukor kötődik a nitrogénmentes sav-amid-csoportokhoz. Az N-glikozilezés az endoplazmatikus retikulumban zajlik. Az így képződött N-glikozidok a legrelevánsabb glikoproteincsoport.
Az N-glikozilezés során a cukor prekurzor a dolichol hordozó molekulán a célfehérje aminosav-szekvenciájától függetlenül megszabadul. A molekula végén levő OH csoport kapcsolódik a difoszfáttal. A molekulák terminális foszfátmaradványán oligoszacharid prekurzor képződik. A cukrok első hétének a citoszol oldalán állnak össze. Két N-acetil-glükozamin és öt manóz maradék kapcsolódik a dolichol foszfáthoz. Donorként a GDP-mannóz és az UDP-N-acetil-glükozamin cukor-nukleotidjai jelennek meg. A prekurzort az ER membránon keresztül szállítják egy transzportfehérjén keresztül.
A prekurzor tehát az endoplazmatikus retikulum belsejére irányul, ahol négy mannózmaradékot adnak hozzá. Ezen felül glükózmaradványokat termesztenek. A 14 cukor hosszú prekurzort végül átviszik egy fehérjévé. A glikoproteinek másik képződési útja az O-glikozid-kötés vagy O-glicozilezés a szerinnel, amely a sejtek Golgi-készülékében zajlik. A cukor a szerin hidroxilcsoportjához kapcsolódik. A glikoprotein-értékek különösen a plazmafehérjékkel kapcsolatban relevánsak, mivel szerepet játszanak a teljes vérképben. A glikoproteinek összes normál értékének ezen a ponton történő felsorolása túllépi a keretet.
Betegségek és rendellenességek
Néhány genetikai betegségnek van hatása a glikozilezésre. Az ilyen betegségek egyik csoportja a CDG. A glikoproteinek rendellenes értékeket mutatnak. Az érintettek lassú fejlődésben szenvednek, ami mind fizikai, mind mentális problémákhoz kapcsolódik.
A gomba a genetikai rendellenesség újabb tünete lehet. Összesen mintegy 250 különböző gén vesz részt a glocoproteinek képződésében. Veleszületett glikozilezési rendellenességek esetén a szénhidrát oldalláncok fehérjékhez való kötődésének rendellenességei genetikai diszpozíciónak tulajdoníthatók. A poszt-transzlációs módosítás során a fehérjék teljes funkcionalitást élveznek. Ebben a folyamatban, amikor a szénhidrát oldalláncokat építő enzimek vagy fehérjék rendellenesen összeilleszkednek, CDG jön létre. Az N-glikozilezést leggyakrabban a rendellenességek érintik. Eddig mintegy 30 enzimhibát fedeztek fel, amelyek hatással vannak az N-glikozilációra.
A genetikai O-glikozilációs rendellenességek valamivel ritkábbak. Ezek neuromuszkuláris multi-rendszer betegségekben, például Walker-Warburg-szindrómában nyilvánulnak meg. Mivel a glikoproteinek oly sok funkciót látnak el a szervezetben, a klinikai képet különféle tünetek jellemzik. A veleszületett glikozilációs rendellenességek minden szervrendszert befolyásolhatnak. A pszichomotoros fejlődési rendellenességek a fő tünet. A neurológiai rendellenességek ugyanolyan gyakoriak. Az alvadási rendellenességek vagy az endokrin rendellenességek szintén nem ritkák.
