Гликопротеины

Не следует путать с пептидогликан и протеогликаны.

Гликопротеи́ны (устар. гликопротеиды) — двухкомпонентные белки, в которых белковая (пептидная) часть молекулы ковалентно соединена с одной или несколькими группами гетероолигосахаридов. Кроме гликопротеинов, существуют также протеогликаны и гликозаминогликаны.

N-связанное гликозилирование белков (N-гликозилирование N-гликанов) по остаткам Asn в гликопротеинах^[1]

Гликопротеины являются важным структурным компонентом клеточных мембран животных и растительных организмов. К гликопротеинам относится большинство белковых гормонов. Гликопротеины мембран эритроцитов, специфически гликозилированные теми или иными углеводными остатками, но имеющие гомологичную белковую часть, предопределяют группу крови у человека. Также гликопротеинами являются все антитела, интерфероны, компоненты комплемента, белки плазмы крови, молока, рецепторные белки и др.

Типы гликозилирования

Существует несколько типов гликозилирования, хотя первые два являются наиболее распространенными:

1. При N-гликозилировании сахара присоединяются к азоту, обычно к амидной боковой цепи аспарагина,
2. При O-гликозилировании сахара присоединяются к кислороду, обычно к серину или треонину , но также к тирозину или неканоническим аминокислотам, таким как гидроксилизин и гидроксипролин
3. При P-гликозилировании сахара присоединяются к фосфору на фосфосерине
4. При C-гликозилировании сахара присоединяются непосредственно к углероду, например, при добавлении маннозы к триптофану
5. При S-гликозилировании бета- GlcNAc присоединяется к атому серы остатка цистеина^[2]
6. При гликировании , также известном как неферментативное гликозилирование, сахара ковалентно связываются с молекулой белка или липида без контролирующего действия фермента, но посредством реакции Майяра (напр. гликозилированный гемоглобин)

Моносахариды

Моносахариды, обычно встречающиеся в гликопротеинах эукариот, включают глюкозу, фукозу, маннозу, глюкозамин, галактозамин, ксилозу, сиаловые кислоты, галактозу и др.^[3]:526

Восемь моносахаридов, обычно содержащихся в гликопротеинах

Те или иные моносахариды, связанные с белком, изменяют биохимические и иммунологические свойства белка, его пространственную конфигурацию и др. Важным частным случаем является связывание белков с сиаловой кислотой, приводящее к формированию сиалогликопротеинов. В типичных случаях именно связывание с сиаловой кислотой предопределяет увеличение T_1/2 белка в плазме крови. В белках, которые имеют сегменты, простирающиеся вне клетки, внеклеточные сегменты также часто гликозилированы. Гликопротеины являются важными интегральными мембранными белками, где они играют роль в межклеточных взаимодействиях.

Основные сахара, содержащиеся в гликопротеинах человека^[4]

Сахар	Тип	Сокращенное название
β-D-глюкоза	Гексоза	Glc
β-D-галактоза	Гексоза	Gal
β-D-манноза	Гексоза	Man
α-L-фукоза	Дезоксигексоза	Fuc
N-ацетилгалактозамин	Аминогексоза	GalNAc
N-ацетилглюкозамин	Аминогексоза	GlcNAc
N-ацетилнейраминовая кислота	Аминононулозоновая кислота (сиаловая кислота)	NeuNAc
Ксилоза	Пентоза	Xyl

Примеры

Одним из примеров гликопротеинов, обнаруженных в организме, являются муцины, которые секретируются со слизью дыхательных и пищеварительных трактов. Сахара, присоединенные к муцинам, придают им значительную водоудерживающую способность, а также делают их устойчивыми к протеолизу пищеварительными ферментами. Гликопротеины важны для распознавания лейкоцитов:

• молекулы, такие как антитела (иммуноглобулины), которые напрямую взаимодействуют с антигенами
• молекулы главного комплекса гистосовместимости (или MHC), которые экспрессируются на поверхности клеток и взаимодействуют с Т-клетками как часть адаптивного иммунного ответа
• сиалиловый антиген Льюиса X на поверхности лейкоцитов
• H антиген антигенов совместимости крови ABO

Другие примеры гликопротеинов включают:

1. гонадотропины (лютеинизирующий гормон фолликулостимулирующий гормон)
2. гликопротеин IIb / IIIa , интегрин, обнаруженный на тромбоцитах, который необходим для нормальной агрегации тромбоцитов и прикрепления к эндотелию
3. компоненты пеллюцида, который окружает яйцеклетку, и имеет важное значение для взаимодействия со сперматозоидами
4. структурные гликопротеины, которые встречаются в соединительной ткани. Они помогают связывать воедино волокна, клетки и основное вещество соединительной ткани. Они также могут помочь компонентам ткани связываться с неорганическими веществами, такими как кальций в костях
5. Гликопротеин-41(gp41) и гликопротеин-120 (gp120) являются белками оболочки вируса ВИЧ
6. Растворимые гликопротеины часто имеют высокую вязкость, например, в яичном белке или плазме крови
7. Миракулин , представляет собой гликопротеин, извлекаемый из Synsepalum dulcificum натуральный подсластитель, который изменяет способность рецепторов языка человека распознавать кислые продукты, как сладкие^[5].
8. Различные поверхностные гликопротеины позволяют паразиту трипаносомы сонной болезни избежать иммунного ответа хозяина.

Гормоны

Гормоны , являющиеся гликопротеинами, включают:

• Эритропоэтин (ЭПО)
• Альфа-фетопротеин
• Тиреотропный гормон
• Хорионический гонадотропин человека
• Фолликулостимулирующий гормон
• Лютеинизирующий гормон

Различие между гликопротеинами и протеогликанами

Цитата из рекомендаций ИЮПАК^[6]:

Гликопротеин - это соединение, содержащее углеводы (или гликан), ковалентно связанный с белком. Углевод может быть в форме моносахарида, дисахарида(-ов). олигосахаридов, полисахаридов или их производных (например, сульфо- или фосфозамещенные). Могут присутствовать одна, несколько или много углеводных единиц. Протеогликаны представляют собой подкласс гликопротеинов, в которых углеводные единицы представляют собой полисахариды, содержащие аминосахара. Такие полисахариды также известны как гликозаминогликаны.

Функции

Некоторые функции выполняемые гликопротеинами:^[3]:524

Функция	Гликопротеины
Соединительная ткань и сухожилия	Коллагены
Смазка и защитное средство	Муцины
Транспортная молекула	Трансферрин , церулоплазмин
Иммунологическая молекула	Иммуноглобулины,[7] антигены гистосовместимости
Гормон	Человеческий хорионический гонадотропин (ХГЧ), тиреотропный гормон (ТТГ)
Фермент	Например, щелочная фосфатаза, пататин
Сайт распознавания прикрепления клеток	Различные белки, участвующие в межклеточном (например, сперматозоид-овоцит), вирусклеточном, бактериальноклеточном, и гормонально-клеточном взаимодействии
Антифриз-протеин	Некоторые белки плазмы холодноводных рыб
Взаимодействовать с определенными углеводами	Лектины , селектины (лектины клеточной адгезии), антитела
Рецептор	Различные белки, участвующие в действии гормонов и лекарств
Влияет на сворачивание определенных белков	Калнексин, кальретикулин
Регулирование развития	Notch и его аналоги, ключевые белки
Гемостаз (и тромбоз)	Специфические гликопротеины на поверхностных мембранах тромбоцитов