Маълумот

11.4: Гликозилизатсияи протеини бо N алоқаманд дар ER - Биология оғоз меёбад

11.4: Гликозилизатсияи протеини бо N алоқаманд дар ER - Биология оғоз меёбад


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Гликозилизатсия як тағироти муҳим барои сафедаҳои эукариотӣ мебошад, зеро пасмондаҳои иловашудаи шакар аксар вақт ҳамчун парчамҳои молекулавӣ ё сигналҳои шинохтан ба ҳуҷайраҳои дигар, ки бо онҳо тамос мегиранд, истифода мешаванд. Ду намуди гликозилизатсияи сафедаҳо мавҷуданд, ки ҳардуи онҳо воридоти полипептиди мақсаднокро ба ER талаб мекунанд. Гликозилизатсияи бо N-пайвасташуда воқеан дар ретикулуми эндоплазмӣ оғоз меёбад, аммо гликозилизатсияи ба О вобаста то он даме, ки полипептид ба дастгоҳи Голҷӣ интиқол дода нашавад, ба амал намеояд. Аз ин рӯ, чунин аст, ки гликозилизатсияи ба N-пайвасташуда одатан ҳамчун механизми ко-тарҷумавӣ оғоз меёбад (ва ҳаст), дар ҳоле ки гликозилизатсияи ба O-пайвандшуда бояд пас аз тарҷума ба амал ояд. Дигар фарқиятҳои асосии ду намуди гликозилизатсия инҳоянд: (1) гликозилизатсияи ба N-пайвасташуда дар боқимондаҳои аспарагин (N) дар як пайдарпаии NXS ё NXT (X ҳама гуна аминокислотаҳои ғайр аз P ё D аст), дар ҳоле ки гликозилизатсияи бо O-пайванд дар рӯи занҷири паҳлӯии оксигени гидроксилӣ аз пасмондаҳои серин ё треонин на аз рӯи пайдарпайии атроф, балки аз рӯи сохтори дуюм ва сеюм муайян карда мешавад; (2) Гликозилизатсияи бо N-пайвасташуда аз “дарахт”-и 14 пасмондаҳои мушаххаси қанд оғоз мешавад, ки баъдтар бурида ва аз нав сохта мешавад, аммо хеле калон боқӣ мемонад, дар ҳоле ки гликозилизатсияи бо O-пайванд ба иловаи пайдарпайи қандҳои инфиродӣ асос ёфтааст ва одатан берун аз ҳудуди он паҳн намешавад. чанд боқимонда.

Аз ҷиҳати техникӣ, N-гликозилизатсия пеш аз тарҷумаи сафеда оғоз мешавад, зеро олигосахариди пирофосфати долихол (яъне «дарахти» шакар - истилоҳи расмӣ нест) дар ER синтез карда мешавад (Расми (PageIndex{12} )) бе сабаби тарҷума ё воридшавии протеин.

Долихол як карбогидридҳои занҷири дароз [байни 14-24 воҳиди изопрении 4+1 карбонҳо] аст, ки асосан дар мембранаи ER ҷойгир аст ва ҳамчун лангари муваққатии олигосахаридҳои N-гликозилизатсия ҳангоми синтез ва интизор шуданаш хизмат мекунад. протеини мувофиқ барои гликозилат. Синтези олигосахаридҳо бо илова кардани ду боқимондаи N-ацетилглюкозамин ба пайвандгари пирофосфат оғоз мешавад ва пас аз он манноза. Аз ин манноза олигосахарид шоха мешавад, ки ба як шоха боз се бокимондаи манноза ва шохаи дигар як шоха мегирад. То кунун ҳамаи ин иловаҳо ба олигосахарид дар ситоплазма ба амал омадаанд. Ҳоло гликолипид аст чаппа кард ба дарун ба люмени ER! Пас аз ворид шудан ба люмен, чор маннози дигар илова карда мешавад ва дар ниҳоят се боқимондаи глюкоза аз сохтор боло мебарояд.

Барои ин раванд на ҳама нуклеозидҳо истифода мешаванд: қандҳо танҳо бо UDP, GDP ва CMP алоқаманданд. UDP бисёрҷонибатарин ва пайвасткунандаи N-acetylgalaktosamine (GalNAc), N-acetylglucosamine (GlcNAc), N-acetylmuramic acid, галактоза, глюкоза, кислотаи глюкурон ва ксилоза мебошад. ММД барои манноза ва фукоза истифода мешавад, дар ҳоле ки CMP танҳо барои кислотаи сиалӣ истифода мешавад.

Ферментҳое, ки гликозилизатсияро анҷом медиҳанд гликозилтрансферазаҳо ҳам барои бақияи шакар иловашуда ва ҳам олигосахариди мақсаднок хос аст. Шакарҳое, ки аз ҷониби ферментҳо истифода мешаванд, на танҳо қанд, балки қанди нуклеотидҳо мебошанд - одатан қанди бо дифосфати нуклеозид алоқаманд, масалан, глюкозаи урацил дифосфат (UDP-glucose) ё GDP-манноза.

Олигосахариди ба N пайвастшуда ду нақши физиологӣ дорад: он ҳамчун асос барои гликозилизатсияи минбаъда амал мекунад ва ҳамчун маркер барои санҷиши хатогии қабати сафедаҳо аз ҷониби системаи калнексин-калретикулин истифода мешавад (Расми (PageIndex{13}) ). Вақте ки олигосахарид ба полипептиди нав пайваст мешавад, раванди гликозилизатсияи минбаъда бо таъсири глюкозидаза оғоз мешавад ва он ду глюкозаро хориҷ мекунад. Глюкозаи охирин барои кӯмак расонидан ба гликопротеинҳо бо калнексин ё калретикулин зарур аст (Расми 13, қадами 1 ё 4), ки сафедаҳои хеле шабеҳанд, ки фаъолияти сусти глюкозидаза доранд ва бо фаъолияти изомеразаи дисульфиди сафеда алоқаманданд.

Фаъолияти изомеразаи дисульфиди сафеда аз ERp57 бармеояд, ки аз ҷиҳати техникӣ тиолоксидоредуктаза аст, аммо аз ҷиҳати функсионалӣ ба PDI шабеҳ аст.

Тафовути асосӣ дар он аст, ки калретикулин дар люмени ER ҳал мешавад, дар ҳоле ки калнексин ба мембранаи ER мепайвандад. Ҳарду ба гликопротеин муваққатан нигоҳ дошта мешаванд, ки ба он вақт (аз нав) пӯшонида ва эҳтимолан аз нав ба тартиб даровардани пайвандҳои дисульфидӣ доранд, пас он глюкозаро хориҷ мекунад ва имкон медиҳад, ки гликопротеин дар роҳи худ идома ёбад. Муҳим он аст, ки агар гликопротеин пурра қат нашуда бошад (қадами 2а), ферменти UDP-глюкоза:гликопротеин глюкозилтрансфераза (GT) онро эътироф мекунад ва пасмондаҳои глюкозаро бармегардонад (қадами 3), онро маҷбур мекунад, ки дубора аз сикли калретикулин/калнексин гузарад. ба умеди ин дафъа дуруст печидан. Агар он дуруст печонида шуда бошад (қадами 2b), онро метавон аз ҷониби ER-α-1,2-манносидаза эътироф кард, ки маннозаро хориҷ карда, тағироти гликозилизатсияро дар ER анҷом медиҳад.

Аксарияти гликопротеинҳо пас аз интиқол аз ER ба дастгоҳи Голги тавассути нақлиёти весикулярӣ азнавсозии олигосахаридро идома медиҳанд. Дар он ҷо гликозидазаҳо ва гликозилтрансферазаҳои гуногун бурида, ба олигосахарид илова мекунанд. Гарчанде ки гликозилизатсия барои сафедаи додашуда пайваста ва стереотипӣ аст, то ҳол дақиқ нест, ки шакли гликозилизатсия чӣ гуна муайян карда мешавад.

Ду антибиотикҳои маъмул, туникамицин ва бацитрацин, метавонанд гликозилизатсияи бо N алоқамандро ҳадаф қарор диҳанд, гарчанде ки хосиятҳои антибиотикии онҳо аз вайрон кардани ташаккули деворҳои ҳуҷайраҳои бактериявӣ бармеоянд. Туникамицин як аналоги UDP-GlcNAc аст ва дар дохили ҳуҷайраҳои эукариотӣ метавонад бо бастани иловаи аввалаи GlcNAc ба долихол-фосфат олигосахаридҳоро вайрон кунад. Азбаски он метавонад ба ҳуҷайраҳои эукариот интиқол дода шавад, туникамицин аз сабаби заҳролуд будани он аз ҷиҳати клиникӣ муфид нест. Бацитрацин, аз тарафи дигар, як полипептиди хурди даврӣ мебошад, ки ба долихол-ПП мепайвандад ва дефосфоризатсияи онро ба долихол-П, ки барои сохтани олигосахарид зарур аст, пешгирӣ мекунад. Бацитрацин аз ҳуҷайраҳо гузаранда нест, аз ин рӯ, гарчанде ки он ба туникамицин дар бактерияҳо бо вайрон кардани синтези гликолипидҳои берун аз ҳуҷайра, ки барои ташаккули девори ҳуҷайра заруранд, фаъолияти шабеҳ дорад, он барои эукариотҳо безарар аст ва аз ин рӯ антибиотики муфиди табобатӣ мебошад.


Биотехнологияи саноатӣ ва маҳсулоти молӣ

Реферат

Гликозилизатсияи протеин як тағироти мураккаби посттранслятсионӣ мебошад, ки фаъолияти биологӣ ва функсияи гликопротеинҳои терапевтиро идора мекунад. То имрӯз, дар адабиёт як қатор функсияҳои марбут ба таркиби гликан тавсиф карда шудаанд: аз ҳалшавандагӣ, устуворӣ, ҷойгиршавии ҳуҷайраҳо, қочоқи молекулаҳо, худшиносӣ, клиренс, интиқол, иммуногенӣ ва нимтайёршавии гардиш. Ба наздикӣ, таркиби гликан ҳадафи тағирот барои баланд бардоштани бехатарӣ ва самаранокии терапевтҳои гликопротеин буд. Ин робитаҳо байни табиати мураккаби гликанҳо ва вазифаҳои алоқаманди онҳо нигарониҳои ҷиддии мақомоти танзимкунандаи маводи мухаддирро дар саросари ҷаҳон ба вуҷуд овардаанд. Гликанҳо аз сабаби раванди биосинтетикӣ, ки ба шаблон асос намеёбанд, синфи мураккабтарин ва гетерогении молекулаҳо мебошанд ва аз ин рӯ тавсифи гликанро душвор мегардонанд. Ягон усули универсалӣ мавҷуд нест, ки сохтори пурраи гликопротеинҳоро тавсиф карда тавонад, истифодаи якчанд усулҳои ортогоналӣ барои чен кардани параметрҳои инфиродӣ ба монанди таҳлили макони гликозилизатсия, пайдарпаии олигосахаридҳо ва таркиби моносахаридҳои гликопротеини табобатӣ муҳим аст. Дар ин мақола мо равишҳо ва стратегияҳои гуногуни муосири гликоаналитикиро барои арзёбии сохтор ва функсияи умумии гликопротеинҳо баррасӣ мекунем.


Муқаддима

Гликанҳо дар ҳуҷайраҳо ҳамчун замимаҳои ковалентӣ ба молекулаҳои дигар ба монанди сафедаҳо (гликопротеинҳо) ё липидҳо (гликолипидҳо) мавҷуданд, гарчанде ки гликанҳои ҷудошуда инчунин метавонанд ба сафедаҳо ҳамчун лигандҳо пайваст шаванд 1,2,3. Ин гликанҳо бо шумораи афзояндаи равандҳои муҳими биологӣ алоқаманданд 4 . Ду пайванди асосии гликозидӣ ба сафедаҳо ё нитрогенро дар занҷири паҳлӯи аспарагин дар бар мегиранд (Н-гликанҳои алоқаманд) 5 ё оксиген дар занҷири паҳлӯи серин ё треонин (О-гликанҳои пайвастшуда) 6. Ганглиозидҳои дорои кислотаи сиалӣ як намуди гликозилизатсияи липидҳо мебошанд 7 . Илова бар ин, сафедаҳо метавонанд ба сатҳи мембрана тавассути пайванди байни гурӯҳи карбоксил-терминалӣ ва лангари гликофосфатидилозитол (GPI) пайваст шаванд 8 .

Гликозилизатсияи протеин яке аз муҳимтарин тағиротҳои пас аз транслятсионӣ дар ҳуҷайра мебошад ва интизор меравад, ки беш аз нисфи тамоми сафедаҳо дар табиат гликозилизатсия шаванд 9 . Н-гликозилизатсияи алоқаманд як раванди кимиёвӣ мебошад, ки дар он олигосахарилтрансфераза катализ мекунад t блок интиқоли қисми олигосахаридҳои олигосахариди бо липид алоқаманд (LLO) ба аспарагини аксептори сафедаҳои навзод, ки аз ҷониби консенсуси Asn-X-Thr/Ser (X ≠ Pro) 10,11,12 муайян карда шудааст. Пас аз он сохтори гликани ба сафеда алоқаманд коркард ва аз ҷиҳати химиявӣ ҳосилшуда мешавад. Аз тарафи дигар, О-гликозилизатсияи алоқаманд бо илова кардани як моносахариди ягонаи GalNAc оғоз меёбад (аз ҷониби a Н-acetylgalactosaminyltransferase) ба серин/треонин дар маконе, ки мотиви пайдарпайии хуб муайяншуда надорад ва ин GalNAc метавонад минбаъд дароз ё тағир дода шавад 13.

Тағироти сафеда аз ҷониби Н- ё О-гликанҳо хосиятҳои биофизикии сафедаҳоро танзим мекунанд ва дар натиҷа, вазифаи сафедаи модариро, ки аз ҷониби геном 14 рамзгузорӣ шудааст, танзим мекунанд. Таҷрибаҳои сершумор нишон доданд, ки гликозилизатсия метавонад хусусиятҳои термодинамикӣ, кинетикӣ ва сохтории сафедаҳоро тағир диҳад ва мундариҷаи иттилооти иловагиро берун аз он чизе, ки пайдарпаии онҳо 15 муайян мекунад, диҳад. Н-гликозилизатсияи алоқаманд шояд як тағирёбии аз ҷиҳати кимиёвӣ аз ҳама мураккаб ва дар ҳама ҷо паҳншудаи сафеда дар ҳама эукариотҳо бошад 11 . Карбогидратҳои калони гидрофиликӣ, ки ба сафедаҳо замима шудаанд, дар як қатор равандҳои биологӣ, аз ҷумла тағир додани қабати сафедаҳо 16, модуляцияи устувории сафедаҳо, олигомеризатсия ва агрегатсия 15,17, назорати сифати ретикулуми эндоплазмӣ (ER) ва қочоқи сафедаҳо 18, ҳуҷайраҳои мизбон алоқаманданд. -таъсири сатњи 19 ва модуляцияи фаъолияти ферментњо 20.

Ба таҳияи равишҳои умумӣ барои пешгӯии оқибатҳои сохтории гликозилизатсияи макон ва фаҳмидани он, ки чӣ гуна ин таъсиротро дар тарҳрезии сафедаҳо бо хосиятҳои фоиданок истифода бурдан мумкин аст, таваҷҷӯҳи зиёд вуҷуд дорад. Ин дониш барои таҳияи терапияи гликопротеин дар тибби муосир муҳим аст 21. Дар ин тадқиқот, таъсири Н-гликанҳо дар гликопротеинҳои қатшуда аз ҷиҳати сохтори сафедаҳо ва динамикаи шаклҳои гликозилшуда ва дегликозилшудаи онҳо бо истифода аз равиши ҳамгирошудаи ҳисоббарории таҳлили сохтори Бонки маълумотҳои сафедаҳо (PDB) ва моделсозии динамикаи атомистии молекулавӣ (MD) таҳқиқ карда мешаванд. Таҳқиқоти мо нишон медиҳад, ки Н-гликозилизатсия тағироти назарраси глобалӣ/маҳаллиро дар сохтори сафедаҳо ба вуҷуд намеорад, аммо динамикаи сафедаро коҳиш медиҳад, ки эҳтимол ба афзоиши устувории сафедаҳо оварда мерасонад.


КАШФОФ ВА ФАРЗОНА

Пайванди GlcNAc㬡𠄺sn тавассути таҳлилҳои биохимиявии ovalbumin кашф карда шуд. Тартиби ҳадди ақали кислотаи аминокислотаҳо барои гирифтани N-гликан Asn-X-Ser/Thr мебошад, ки дар он “X ” ҳама ҷузъҳои аминокислотаҳо ба ҷуз Pro мебошанд. Аммо, на ҳама боқимондаҳои Асн дар ин секвон N-гликозил шудаанд, тавре ки дар зер баррасӣ мешавад. Дигар робитаҳо бо Asn аз Glc ба Asn дар ламинини ширхӯрон, қабати S дар Архей ва адгезинҳо дар баъзе бактерияҳои грам-манфӣ, GalNAc ва GlcNAc ба Asn дар Архей ва рамноза ё бациллозамин ба Asn дар бактерияҳо иборатанд. Дар як гликопротеини ҷуворимаккаи ширин, Arg дар пайванди N бо Glc мавҷуд аст.

Синтези N-гликан дар молекулаи полизопреноиди ба липидҳо монанд, ки долихол-фосфат (Дол-Р) дар эукариотҳо оғоз меёбад, оғоз меёбад. Пас аз синтези олигосахарид, ки дорои то 14 қанд аст, N-гликан блоки 'cn' ба сафеда интиқол дода мешавад. Ин роҳи синтетикӣ дар ҳама метазоа, растаниҳо ва хамиртуруш нигоҳ дошта мешавад. Бактерияҳо барои синтез кардани девори ҳуҷайра механизмҳои алоқамандро истифода мебаранд (Боби 21). N-Glycans ба бисёр хусусиятҳои гликопротеидҳо, аз ҷумла конформация, ҳалшаванда, антигенӣ, фаъолият ва эътирофи сафедаҳои бо гликан пайвасткунанда таъсир мерасонад. Ворид кардани макони N-гликан (Asn-X-Ser/Thr) ҳамчун усул барои ҷойгиркунӣ ё ориентацияи гликопротеин ё пайгирии ҳаракати он тавассути ҳуҷайра истифода мешавад. Нуќсонњо дар синтези N-гликанњо боиси беморињои гуногуни инсон мешаванд (Боби 45).


Пӯшидани сафедаҳо ва ҷамъшавии сафедаҳо дар ретикулуми эндоплазмӣ

Протеини нав синтезшуда, ки тавассути мембранаи ER пайдо мешавад, ба муҳити беназир барои пӯшиш ва ҷамъшавӣ ворид мешавад. Баръакси ситозол, ER муҳити оксидкунандаро таъмин мекунад, сатҳи баланди калсий дорад ва дорои ферментҳо барои гликозилизатсияи бо N алоқаманд аст. Занҷираи афзояндаи полипептид дар аксари мавридҳо бо қандҳои бо N пайвандшуда тағир дода мешавад ва ҳангоми пайвастшавӣ ба рибосома ба печиш сар мекунад. Ташаккули пайванди дисульфид сохтори сеюми сафедаро мӯътадил мекунад. Пӯшидан ва ҷамъшавии сафедаҳои навзод дар in vivo тавозуни нозукро байни имкон додани пӯшиш ва пешгирии таъсири мутақобилаи нодуруст, ки дар ниҳоят ба қабати номатлуб ва/ё ҷамъшавӣ оварда мерасонад, талаб мекунад. Дар чанд соли охир ду гурӯҳи сафедаҳо, ки бо сафедаҳои нопурра печида ва ҷамъшуда дар ER мутақобила мекунанд, муайян ва тавсиф карда шуданд. Гурӯҳи аввал аз ферментҳо иборат аст, ки пӯшиши сафедаро мусоидат мекунанд ё мӯътадил мекунанд. Дуюм аз сафедаҳо бо номи "шаперонҳои молекулавӣ" иборат аст, ки ба таври муваққатӣ ба полипептидҳои навзод пайваст мешаванд ва аз афташ тавассути ниқоб кардани он минтақаҳое, ки метавонанд ба таъсири мутақобилаи нодуруст байни доменҳои сафеда ё ҷамъшавӣ оварда расонанд, ҷилавгирӣ мекунанд.


Захираҳои Маҳсулоти марбут

Сохтори сафеда аз рӯи пайдарпаии аминокислотаҳо, ки сафедаҳоро ташкил медиҳанд ва чӣ гуна сафеда ба шаклҳои мураккабтар печида мешавад, муайян карда мешавад.

  • Сохтори ибтидоӣ бо пайдарпаии аминокислотаҳои сафеда муайян карда мешавад.
  • Сохтори дуюмдараҷа бо таъсири мутақобилаи маҳаллии қитъаҳои занҷири полипептидҳо муайян карда мешавад, ки метавонанд тавассути алоқаҳои пайвастагии гидроген α-спиралҳо ва β-варақҳоро ташкил кунанд.
  • Сохтори сеюм сохтори умумии се-ченакаи сафедаро муайян мекунад.
  • Сохтори чорум Муайян мекунад, ки чӣ гуна зербахшҳои сершумори сафеда барои ташаккули комплексҳои калонтар ҳамкорӣ мекунанд.

Реферат

Дар биосинтези гликопротеинҳои ба аспарагин алоқаманд як донори гликозил бо доличилпирофосфат (Dol-PP-GlcNAc) истифода мешавад.2Одам9Glc3), ки аз ҷониби як қатор гликозилтрансферазаҳои ба мембрана пайвастшуда ҷамъ мешаванд, ки роҳи долихолро дар бар мегиранд. Ин роҳи биосинтетикӣ дар тӯли эволютсияи эукариотҳо хеле нигоҳ дошта мешавад. Дар ҳоле ки равишҳои иловагии генетикӣ ва биоинформатикӣ имкон доданд, ки аксари ферментҳои роҳи долихол муайян карда шаванд. Saccharomyces cerevisiae, нақши ду маннозилтрансферазаҳо дар роҳ, Alg2 ва Alg11, норавшан боқӣ монданд, зеро ин ферментҳо ба назар мерасанд, ки танҳо дутои боқимондаи чор тағироти беаннотиро катализ мекунанд. Барои ҳалли ин масъала, равиши биохимиявӣ бо истифода аз рекомбинант Alg2 ва Alg11 гирифта шуд S. cerevisiae ва субстратҳои ба долизилпирофосфат алоқамандро муайян карданд. Фраксияи мембранаи ҳуҷайра аз Escherichia coli аз ҳад зиёд экспресссияи тиоредоксин нишондодашудаи Alg2 барои нишон додани он истифода шуд, ки ин фермент воқеан α1,3-маннозилизатсия ва пас аз α1,6-маннозилизатсияро анҷом дода, аввалин фосилавии пентасахариди шохадори роҳро ташкил медиҳад. Сипас, бо истифода аз тиоредоксин барчаспшудаи Alg2 барои синтези химиоферматикии пентасахарид долихилпирофосфат, имкон дод, ки вазифаи биохимиявии Alg11 муайян карда шавад, ки он ду катори навбатии α1,2-манносилятсияи навбатиро ташкил медиҳад. Фаҳмидани функсияи дугонаи ҳар яке аз ин ферментҳо ҳамин тавр муайян кардани тамоми ансамбли гликозилтрансферазаҳоро, ки роҳи долихолро дар бар мегиранд, анҷом медиҳад.

Ин кор аз ҷониби NIH Grant GM68692 пурра дастгирӣ карда шуд.

Ба кй мурочиат кардан лозим аст. Телефон: 1-617-253-1838. Факс: 1-617-452-2419. Почтаи электронӣ: [почтаи электронӣ & # 160 ҳифз шудааст]


Видеоро тамошо кунед: Сывороточный протеин Lean Protein Shake, вкус Шоколад, 750 гр, VPLab (Сентябр 2022).


Шарҳҳо:

  1. Lornell

    Шумо хато мекунед. Биёед муҳокима кунем. Ба ман дар PM фиристед.

  2. Japhet

    Straight into the goal

  3. Wicleah

    very funny idea

  4. Hlaford

    Ҷавоби аҷиб)

  5. Jankia

    Дар он чизе аст. Thanks immense for the explanation, now I will not admit such a mistake.

  6. Raedanoran

    Розӣ, ин бозии шавқовар аст

  7. Carmichael

    Шумо муболиға мекунед.



Паём нависед