Vad är glykoproteiner och vad de gör

Ett glykoprotein är en typ av proteinmolekyl som har fäst kolhydrat. Processen sker antingen under proteinöversättning eller som en posttranslationsmodifiering i en process som kallas glykosylering.

Kolhydratet är en oligosackaridkedja (glykan) som är kovalent bunden till polypeptidsidokedjorna i proteinet. På grund av -OH-grupperna av sockerarter är glykoproteiner mer hydrofila än enkla proteiner. Detta innebär att glykoproteiner är mer lockade till vatten än vanliga proteiner. Molekylens hydrofila natur leder också till den karakteristiska vikningen av proteinets tertiära struktur.

Kolhydratet är en kort molekyl, ofta grenad och kan bestå av:

• enkla sockerarter (t.ex. glukos, galaktos, mannos, xylos)
• aminosocker (socker som har en aminogrupp, såsom N-acetylglukosamin eller N-acetylgalaktosamin)
• sura sockerarter (sockerarter som har en karboxylgrupp, såsom sialinsyra eller N-acetylneuraminsyra)

O-länkade och N-länkade glykoproteiner

Glykoproteiner kategoriseras enligt kolhydratets fästplats till en aminosyra i proteinet.

• O-bundna glykoproteiner är sådana i vilka kolhydratet binder till syreatom (O) i hydroxylgruppen (-OH) i R-gruppen för antingen aminosyran treonin eller serin. O-kopplade kolhydrater kan också binda till hydroxyslysin eller hydroxiprolin. Processen benämns O-glykosylering. O-bundna glykoproteiner är bundna till socker i Golgi-komplexet.
• N-bundna glykoproteiner har ett kolhydrat bundet till kvävet (N) i aminogruppen (-NH₂) av R-gruppen för aminosyran asparagin. R-gruppen är vanligtvis asparagins amid-sidokedja. Bindningsprocessen kallas N-glykosylering. N-kopplade glykoproteiner får sitt socker från det endoplasmatiska retikulummembranet och transporteras sedan till Golgi-komplexet för modifiering.

Medan O-länkade och N-länkade glykoproteiner är de vanligaste formerna, är andra kopplingar också möjliga:

• P-glykosylering inträffar när sockret fäster vid fosfor av fosfoserin.
• C-glykosylering är när sockret fäster vid kolatomen i en aminosyra. Ett exempel är när sockermanosen binds till kolet i tryptofan.
• Glypiation är när en glykofosfatidylinositol (GPI) glykolipid fäster vid kolutgången i en polypeptid.

Glykoprotein Exempel och funktioner

Glykoproteiner fungerar i struktur, reproduktion, immunsystem, hormoner och skydd av celler och organismer.

Glykoproteiner finns på ytan av lipid-tvåskiktet i cellmembran. Deras hydrofila natur tillåter dem att fungera i den vattenhaltiga miljön, där de verkar i cellcelligenkänning och bindning av andra molekyler. Cellyteglykoproteiner är också viktiga för tvärbindning av celler och proteiner (t.ex. kollagen) för att ge styrka och stabilitet till en vävnad. Glykoproteiner i växtceller är det som gör att växter kan stå upprätt mot tyngdkraften.

Glykosylerade proteiner är inte bara kritiska för intercellulär kommunikation. De hjälper också organsystem att kommunicera med varandra. Glykoproteiner finns i hjärngråmaterial, där de arbetar tillsammans med axoner och synaptosomer.

Hormoner kan vara glykoproteiner. Exempel inkluderar humant korioniskt gonadotropin (HCG) och erytropoietin (EPO).

Blodkoagulation beror på glykoproteinerna protrombin, trombin och fibrinogen.

Cellmarkörer kan vara glykoproteiner. MN-blodgrupperna beror på två polymorfa former av glykoprotein-glykoforin A. De två formerna skiljer sig bara av två aminosyrarester, men det räcker för att orsaka problem för personer som får ett organ donerat av någon med en annan blodgrupp. Major Histocompatibility Complex (MHC) och H-antigen i ABO-blodgruppen kännetecknas av glykosylerade proteiner.

Glycophorin A är också viktigt eftersom det är bilagets webbplats för Plasmodium falciparum, en mänsklig blodparasit.

Glykoproteiner är viktiga för reproduktion eftersom de möjliggör bindning av spermcellen till äggets yta.

Muciner är glykoproteiner som finns i slem. Molekylerna skyddar känsliga epitelytor, inklusive luftvägar, urinvägar, matsmältningsorgan och reproduktionsvägar.

Immunresponsen beror på glykoproteiner. Kolhydratet i antikroppar (som är glykoproteiner) bestämmer det specifika antigenet det kan binda. B-celler och T-celler har ytglykoproteiner som också binder antigener.

Glykosylering kontra glycation

Glykoproteiner får sitt socker från en enzymatisk process som bildar en molekyl som inte skulle fungera på annat sätt. En annan process, kallad glycation, binder kovalent socker till proteiner och lipider. Glykation är inte en enzymatisk process. Ofta reducerar eller negerar glycation funktionen hos den drabbade molekylen. Glykation förekommer naturligt under åldrandet och påskyndas hos diabetespatienter med höga glukosnivåer i blodet.

källor

• Berg, Jeremy M., et al. Biokemi. 5: e upplagan, W.H. Freeman and Company, 2002, s. 306-309.
• Ivatt, Raymond J. Glykoproteins biologi. Plenum Press, 1984.