Glicosilação de proteínas: tipos, processos e funções

A glicosilação de proteínas é uma modificação pós-tradução é a adição de cadeias de oligossacárido de cadeia linear ou ramificada proteína. As glicoproteínas resultantes são geralmente proteínas de superfície e proteínas da via secretora.

A glicosilação é uma das modificações peptídicas mais comuns entre organismos eucarióticos , mas também foi demonstrado que ocorre em algumas espécies de arquéias e bactérias .

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Exemplo de cadeias de oligossacarídeos que podem se ligar a proteínas por glicosilação (Dna 621 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons)

Nos eucariotos, esse mecanismo ocorre entre o retículo endoplasmático (ER) e o complexo de Golgi , com a intervenção de diferentes enzimas envolvidas tanto nos processos regulatórios quanto na formação de ligações covalentes proteína + oligossacarídeo.

Tipos de glicolisação

Dependendo do local de ligação do oligossacarídeo à proteína, a glicosilação pode ser classificada em 4 tipos:

N- glicosilação

É o mais comum de todos e ocorre quando os oligossacarídeos se ligam ao nitrogênio do grupo amida dos resíduos de asparagina no motivo Asn-X-Ser / Thr, onde X pode ser qualquer aminoácido exceto prolina.

O- glicosilação

Quando os carboidratos se ligam ao grupo hidroxila da serina, treonina, hidroxilisina ou tirosina. É uma modificação menos comum e exemplos são proteínas como colágeno, glicoforina e mucinas.

C- manosilação

Consiste na adição de um resíduo de manose que se liga à proteína por uma ligação CC com o C2 do grupo indol nos resíduos de triptofano.

Glipiação (do inglês ” Glypiation” )

Um polissacarídeo atua como uma ponte para ligar uma proteína a uma âncora de glicosilfosfatidilinositol (GPI) na membrana.

Processo

Em eucariotos

O N glicosilação é o que tem sido estudada em mais detalhes. Nas células de mamíferos, o processo começa no ER bruto , onde um polissacarídeo pré-formado se liga às proteínas à medida que emergem dos ribossomos .

O referido polissacarídeo precursor é composto por 14 resíduos de açúcar, a saber: 3 resíduos de glicose (Glc), 9 manose (Man) e 2 N-acetil glucosamina (GlcNAc).

Este precursor é comum em plantas eucarióticas unicelulares, animais e organismos. Ele é ligado à membrana graças a uma ligação com uma molécula de dolicol, um lipídio isoprenóide incorporado na membrana ER.

Após a síntese, o oligossacarídeo é transferido pelo complexo da enzima oligossacariltransferase para um resíduo de asparagina incluído na sequência de peptídeo Asn-X-Ser / Thr de uma proteína enquanto está sendo traduzido.

Os três resíduos Glc no final do oligossacarídeo servem como um sinal de sua síntese correta e são clivados em conjunto com um dos resíduos Man antes que a proteína seja levada ao aparelho de Golgi para processamento adicional.

Uma vez no aparelho de Golgi, as porções de oligossacarídeos ligados às glicoproteínas podem ser modificadas pela adição de resíduos de galactose, ácido siálico, fucose e muitos outros, o que produz cadeias de variedade e complexidade muito maiores.

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Processamento de oliosacarídeos (Dna 621 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons)

O mecanismo enzimático necessário para realizar os processos de glicosilação inclui numerosas glicosiltransferases para adição de açúcares, glicosidases para sua remoção e diferentes transportadores de açúcares nucleotídicos para a contribuição de resíduos usados ​​como substratos.

Em procariontes

As bactérias não têm sistemas de membrana intracelular, portanto a formação do oligossacarídeo inicial (de apenas 7 resíduos) ocorre no lado citosólico da membrana plasmática .

O referido precursor é sintetizado em um lipídeo que é então translocado por uma flipase dependente de ATP no espaço periplásmico, onde ocorre a glicosilação.

Outra diferença importante entre a glicosilação de eucariotos e procariotas é que a enzima oligossacarídeo transferase (oligossacariltransferase) de bactérias pode transferir resíduos de açúcar para porções livres de proteínas já dobradas, não como elas são traduzidas por ribossomos.

Além disso, o motivo peptídico que esta enzima reconhece não é a mesma sequência tripeptídica eucariótica.

Funções

Os N -oligossacarídeos ligados a glicoproteínas servem finalidades diferentes. Por exemplo, algumas proteínas requerem essa modificação pós-traducional para conseguir dobrar adequadamente sua estrutura.

Para outros, fornece estabilidade, seja para evitar a degradação proteolítica ou porque essa porção é necessária para cumprir sua função biológica.

Como os oligossacarídeos têm um forte caráter hidrofílico, sua adição covalente a uma proteína modifica necessariamente sua polaridade e solubilidade, o que pode ser relevante do ponto de vista funcional.

Uma vez aderidos às proteínas da membrana, os oligossacarídeos são portadores valiosos de informações. Eles participam dos processos de sinalização, comunicação, reconhecimento, migração e adesão celular.

Eles têm um papel importante na coagulação sanguínea, na cura e na resposta imune, bem como no processamento do controle de qualidade das proteínas, que é dependente do glicano e indispensável para a célula.

Importância

Pelo menos 18 doenças genéticas foram relacionadas à glicosilação de proteínas em humanos, algumas das quais envolvem desenvolvimento físico e mental deficiente, enquanto outras podem ser fatais.

Existe um número crescente de descobertas relacionadas a doenças de glicosilação, principalmente em pacientes pediátricos. Muitos desses distúrbios são congênitos e têm a ver com defeitos associados aos estágios iniciais da formação de oligossacarídeos ou com a regulação de enzimas envolvidas nesses processos.

Como grande parte das proteínas glicosiladas compõem o glicocálice, existe um interesse crescente em verificar se mutações ou alterações nos processos de glicosilação podem estar relacionadas à alteração do microambiente das células tumorais e, assim, promover a progressão da desenvolvimento de tumores e metástases em pacientes com câncer.

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