Opredelitev in delovanje glikoproteina

Glikoprotein je a vrsta beljakovin molekulo, ki je imela a ogljikovih hidratov pritrjena nanjo. Proces se pojavi med transformacijo beljakovin ali kot posttranslacijska sprememba v procesu, imenovanem glikozilacija.

Ogljikov hidrat je oligosaharidna veriga (glikan), ki je kovalentno vezan do polipeptidnih stranskih verig proteina. Zaradi skupin sladkorjev -OH so glikoproteini bolj hidrofilni kot preprosti beljakovine. To pomeni, da glikoproteini bolj privlačijo vodo kot navadne beljakovine. Hidrofilna narava molekule vodi tudi v značilno zgibanje proteinske terciarne strukture.

Ogljikov hidrat je kratek molekula, pogosto razvejani in je lahko sestavljen iz:

• preprosti sladkorji (npr. glukoza, galaktoza, manoza, ksiloza)
• amino sladkorji (sladkorji, ki imajo amino skupino, kot je N-acetilglukozamin ali N-acetilgalaktozamin)
• kisli sladkorji (sladkorji, ki imajo karboksilno skupino, kot je sialna kislina ali N-acetilneuraminska kislina)

Glikoproteini so razvrščeni glede na mesto pritrditve ogljikovih hidratov na an aminokislina v beljakovinah.

• O-vezani glikoproteini so tisti, v katerih se ogljikovi hidrati vežejo na atom kisika (O) hidroksilne skupine (-OH) skupine R bodisi aminokisline treonin ali serin. O-vezani ogljikovi hidrati se lahko vežejo tudi na hidroksilizin ali hidroksiprolin. Postopek imenujemo O-glikozilacija. O-povezani glikoproteini se vežejo na sladkor v kompleksu Golgi.
• N-vezani glikoproteini imajo ogljikove hidrate vezane na dušik (N) amino skupine (-NH₂) skupine R aminokisline asparagin. Skupina R je ponavadi amidna stranska veriga asparagina. Postopek vezanja imenujemo N-glikozilacija. N-vezani glikoproteini pridobivajo sladkor iz membrane endoplazmatskega retikuluma in se nato transportirajo v kompleks Golgi za spremembo.

Medtem ko so O-vezani in N-vezani glikoproteini najpogostejši obliki, so možne tudi druge povezave:

• P-glikozilacija se pojavi, ko se sladkor veže na fosfor fosfoserina.
• C-glikozilacija je, ko se sladkor veže na ogljikov atom aminokisline. Primer, ko se sladkorna manoza veže na ogljik v triptofanu.
• Glipizacija je takrat, ko se glikofosfatidilinozitol (GPI) glikolipid pripne na ogljični konec polipeptida.

Glikoproteini delujejo v strukturi, razmnoževanju, imunskem sistemu, hormonih in zaščiti celic in organizmov.

Glikoproteini najdemo na površini lipidnega dvosloja celične membrane. Njihova hidrofilna narava jim omogoča, da delujejo v vodnem okolju, kjer delujejo pri prepoznavanju celic in celicah in vezavi drugih molekul. Celični površinski glikoproteini so pomembni tudi za navzkrižno povezovanje celic in beljakovin (npr. Kolagena), da tkivu dodajo moč in stabilnost. Glikoproteini v rastlinskih celicah so tisto, kar omogoča rastlinam, da stojijo pokonci proti sili gravitacije.

Glikozilirani proteini niso samo kritični za medcelično komunikacijo. Organskim sistemom pomagajo tudi pri medsebojni komunikaciji. Glikoproteini najdemo v možganski sivi snovi, kjer delujejo skupaj z aksoni in sinaptosomi.

Hormoni so lahko glikoproteini. Primeri vključujejo človeški korionski gonadotropin (HCG) in eritropoetin (EPO).

Strjevanje krvi je odvisno od glikoproteinov protrombina, trombina in fibrinogena.

Celični markerji so lahko glikoproteini. Krvne skupine MN nastanejo zaradi dveh polimorfnih oblik glikoproteinskega glikoforina A. Obe obliki se razlikujeta le po dveh aminokislinskih ostankih, vendar to zadostuje, da lahko osebe dobijo organ, ki ga je daroval nekdo z drugo krvno skupino. Glavni kompleks histokompatibilnosti (MHC) in H antigen krvne skupine ABO odlikujejo glikozilirani proteini.

Glikoforin A je pomemben tudi zato, ker je mesto pritrditve za Plasmodium falciparum, človeški krvni parazit.

Glikoproteini so pomembni za razmnoževanje, ker omogočajo vezavo semenčic na površino jajčeca.

Mucini so glikoproteini, ki jih najdemo v sluzi. Molekule ščitijo občutljive epitelijske površine, vključno z dihalnimi, sečnimi, prebavnimi in reproduktivnimi trakti.

Imunski odziv se opira na glikoproteine. Ogljikovi hidrati protiteles (ki so glikoproteini) določajo specifični antigen, na katerega se lahko veže. B celice in T celice imajo tudi površinske glikoproteine, ki vežejo antigene.

Glikoproteini dobivajo sladkor iz encimskega procesa, ki tvori molekulo, ki sicer ne bi delovala. Drugi postopek, imenovan glikacija, kovalentno veže sladkorje na beljakovine in lipide. Glikacija ni encimatski proces. Pogosto glikacija zmanjša ali izniči delovanje prizadete molekule. Glikacija se naravno pojavi med staranjem in se pospeši pri sladkornih bolnikih z visoko koncentracijo glukoze v krvi.

• Berg, Jeremy M. in sod. Biokemija. 5. izd., W.H. Freeman in družba, 2002, pp. 306-309.
• Ivatt, Raymond J. Biologija glikoproteinov. Plenum Press, 1984.