Определение и функция на гликопротеин

А гликопротеинът е a вид протеин молекула, която е имала a въглехидрат прикрепен към него. Процесът се появява или по време на транслацията на протеин или като посттранслационна модификация в процес, наречен гликозилация.

Въглехидратът е олигозахаридна верига (гликан), която е ковалентно свързан към страничните вериги на протеина. Поради -OH групите захари, гликопротеините са по-хидрофилни от обикновените протеини. Това означава, че гликопротеините са по-привлечени от водата, отколкото обикновените протеини. Хидрофилната природа на молекулата също води до характерното сгъване на третичната структура на протеина.

Въглехидратът е къс молекула, често разклонена и може да се състои от:

• прости захари (например глюкоза, галактоза, маноза, ксилоза)
• амино захари (захари, които имат амино група, като N-ацетилглюкозамин или N-ацетилгалактозамин)
• кисели захари (захари, които имат карбоксилна група, като сиалова киселина или N-ацетилнейраминова киселина)

Гликопротеините се категоризират според мястото на свързване на въглехидрата към ан аминокиселина в протеина.

• О-свързани гликопротеини са тези, при които въглехидратната връзка се свързва с кислородния атом (О) на хидроксилната група (-ОН) на R групата на аминокиселината треонин или серин. О-свързани въглехидрати могат също така да се свързват с хидроксилизин или хидроксипролин. Процесът се нарича О-гликозилиране. О-свързаните гликопротеини се свързват със захарта в комплекса Голджи.
• N-свързаните гликопротеини имат въглехидрат, свързан към азота (N) на аминогрупата (-NH₂) на R групата на аминокиселината аспарагин. R групата обикновено е амидната странична верига на аспарагин. Процесът на свързване се нарича N-гликозилиране. N-свързани гликопротеини получават захарта си от мембраната на ендоплазмения ретикулум и след това се транспортират до комплекса Голджи за модификация.

Докато O-свързаните и N-свързани гликопротеини са най-честите форми, други връзки също са възможни:

• P-гликозилирането възниква, когато захарта се прикрепи към фосфора на фосфосерина.
• С-гликозилирането е когато захарта се свързва с въглеродния атом на аминокиселина. Пример е, когато захарната маноза се свързва с въглерода в триптофана.
• Глипирането е когато гликофосфатидилинозитол (GPI) гликолипид се прикрепи към въглеродния край на полипептида.

Гликопротеините функционират в структурата, репродукцията, имунната система, хормоните и защитата на клетките и организмите.

Гликопротеините се намират на повърхността на липидната двуслойна на клетъчни мембрани. Тяхната хидрофилна природа им позволява да функционират във водната среда, където действат в разпознаването на клетките и свързването на други молекули. Клетъчните повърхностни гликопротеини също са важни за кръстосано свързване на клетки и протеини (например колаген), за да добавят сила и стабилност на тъкан. Гликопротеините в растителните клетки са това, което позволява на растенията да стоят изправени срещу силата на гравитацията.

Гликозилираните протеини не са само критични за междуклетъчната комуникация. Те също така помагат на органите да общуват помежду си. Гликопротеините се намират в мозъчната сива материя, където работят заедно с аксони и синаптосоми.

Хормоните може да са гликопротеини. Примерите включват човешки хорион гонадотропин (HCG) и еритропоетин (ЕРО).

Съсирването на кръвта зависи от гликопротеините протромбин, тромбин и фибриноген.

Клетъчните маркери могат да бъдат гликопротеини. Кръвните групи на MN се дължат на две полиморфни форми на гликопротеиновия гликофорин А. Двете форми се различават само по два аминокиселинни остатъка, но това е достатъчно, за да създаде проблеми на хората, които получават орган, дарен от някой с различна кръвна група. Основният хистосъвместим комплекс (MHC) и Н антигенът на кръвната група АВО се отличават с гликозилирани протеини.

Гликофорин А също е важен, тъй като за него е мястото на закрепване Plasmodium falciparum, човешки кръвен паразит.

Гликопротеините са важни за репродукцията, тъй като позволяват свързването на сперматозоида с повърхността на яйцеклетката.

Муцините са гликопротеини, намиращи се в слуз. Молекулите защитават чувствителните епителни повърхности, включително дихателните, пикочните, храносмилателните и репродуктивните пътища.

Имунният отговор разчита на гликопротеините. Въглехидратът на антителата (които са гликопротеини) определя специфичния антиген, който може да свърже. В клетки и Т клетки имат повърхностни гликопротеини, които също свързват антигени.

Гликопротеините получават захарта си от ензимен процес, който образува молекула, която не би функционирала по друг начин. Друг процес, наречен гликация, ковалентно свързва захарите с протеините и липидите. Гликацията не е ензимен процес. Често гликацията намалява или отрича функцията на засегнатата молекула. Гликацията естествено се проявява по време на стареене и се ускорява при пациенти с диабет с високи нива на глюкоза в кръвта им.

• Berg, Jeremy M. et al. Биохимия. 5-то издание, W.H. Freeman and Company, 2002, pp. 306-309.
• Иват, Реймънд Дж. Биологията на гликопротеините. Пленум Прес, 1984.