GLIKOPROTEIN: STRUKTUR, FUNGSI, KELAS DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The glikoprotein atau glikoprotein adalah protein transmembran yang merupakan bagian dari keluarga besar glycoconjugates membran dan hadir pada hewan, tumbuhan dan mikroorganisme seperti bakteri, ragi , dan Archaea.

Mereka didefinisikan untuk pertama kalinya pada tahun 1908 oleh Komite Nomenklatur Protein dari American Society of Biochemists dan merupakan hasil dari penyatuan glikosidik protein dengan bagian karbohidrat yang disebut glukan.

Struktur monomer Lectin dari tumbuhan polong (Sumber: Pengguna: Tomixdf via Wikimedia Commons)

Mereka adalah protein yang sangat melimpah di permukaan membran plasma banyak sel dan merupakan bagian penting dari lapisan karbohidrat yang menutupi mereka, yang dalam banyak kasus disebut glikokaliks.

Protein prekursor glikoprotein dimodifikasi secara kovalen dalam retikulum endoplasma dan kompleks Golgi dari banyak eukariota setelah translasi, meskipun ada juga kasus glikosilasi dalam sitosol, tetapi lebih jarang dan terjadi hanya dengan satu jenis gula. .

Glikosilasi protein sering memiliki efek fungsional yang penting pada aktivitasnya, karena ia dapat berpartisipasi dalam pelipatan dan, oleh karena itu, dalam pembentukan struktur tersiernya.

Glycans memiliki beberapa fungsi biologis penting untuk sel, karena mereka dapat memberikan spesifisitas pada sel dan berpartisipasi dalam proses pensinyalan intraseluler dan antar sel, karena mereka adalah ligan untuk reseptor endogen dan eksogen.

Glikoprotein, serta glikokonjugat lainnya, sangat penting sehingga sel mendedikasikan hingga 1% dari genomnya untuk mesin glikosilasi dan, pada manusia, lebih dari 70% protein dimodifikasi oleh glikosilasi.

Struktur

Struktur glikoprotein dipelajari berdasarkan urutan asam aminonya, situs glikosilasi dalam urutan tersebut, dan struktur bagian glycan yang mengikat di situs tersebut.

Rantai oligosakarida yang dihubungkan oleh glikosilasi ke protein ini umumnya sangat beragam, tetapi pendek, karena tidak melebihi 15 residu gula. Beberapa protein memiliki rantai oligosakarida tunggal, tetapi yang lain mungkin memiliki lebih dari satu dan ini mungkin bercabang.

Penyatuan antara oligosakarida dan protein terjadi melalui karbon anomerik dari karbohidrat dan gugus hidroksil (-OH) dari residu serin atau treonin, dalam kasus O-glikosilasi, atau melalui nitrogen amida dari residu asparagin, dalam kasus N-glikosilasi.

Karbohidrat yang terikat dapat mewakili hingga 70% dari berat molekul glikoprotein dan karakteristik bagian karbohidrat (ukuran dan muatan, misalnya) dapat melindungi beberapa protein terhadap proteolisis enzimatik.

Protein yang sama dapat memiliki, di jaringan yang berbeda, pola glikosilasi berbeda yang menjadikannya glikoprotein berbeda, karena struktur lengkapnya tidak hanya mencakup residu asam amino dan pengaturan spasialnya, tetapi juga oligosakarida yang melekat padanya.

Di antara residu gula yang berulang kali ditemukan dalam glikoprotein adalah: D-galaktosa, D-manosa, D-glukosa, L-fukosa, D-xilosa, L-arabinofuranosa, N-asetil-D-glukosamin, N-asetil -D-galactosamine, beberapa asam sialic dan modifikasi dari semua ini.

fitur

Struktural

Dari sudut pandang struktural, glikoprotein menyediakan rantai karbohidrat yang berpartisipasi dalam perlindungan dan pelumasan sel, karena mereka mampu menghidrasi dan membentuk zat kental yang tahan terhadap agresi mekanis dan kimiawi.

Beberapa glikoprotein juga ditemukan pada bakteri dan archaea, dan ini adalah komponen penting dari lapisan S, yang merupakan lapisan terluar dari selubung sel.

Selain itu, mereka juga ditemukan sebagai penyusun protein flagellin, yang merupakan bagian dari filamen flagela yang digunakan sebagai organ lokomotor.

Tanaman juga memiliki glikoprotein struktural yang dicirikan oleh pola glikosilasi kompleks dan dapat ditemukan sebagai bagian dari struktur dinding sel atau dalam matriks ekstraseluler.

Pengenalan sel

Glikoprotein berfungsi penting sebagai tempat pengenalan antar sel, karena banyak reseptor di permukaan sel mampu mengenali urutan oligosakarida tertentu.

Contoh pengenalan antar sel yang terjadi melalui rantai oligosakarida pada permukaan sel adalah kasus pengenalan antara bakal biji dan sperma, yang diperlukan agar fenomena pembuahan terjadi pada organisme multiseluler dengan reproduksi seksual.

Golongan darah pada manusia ditentukan oleh identitas gula yang melekat pada glikoprotein yang menentukannya. Antibodi dan banyak hormon juga merupakan glikoprotein dan fungsinya penting untuk pensinyalan dan pertahanan tubuh.

Adhesi sel

Sel T dari sistem kekebalan mamalia memiliki glikoprotein dengan domain adhesi yang dikenal sebagai CD2, yang merupakan komponen kunci untuk stimulasi kekebalan karena ia memediasi pengikatan antara limfosit dan sel penyaji antigen melalui reseptornya, Glikoprotein CD58.

Beberapa virus yang memiliki fungsi patogen penting bagi banyak mamalia, termasuk manusia, memiliki glikoprotein permukaan yang berfungsi dalam proses adhesi partikel virus ke sel yang diparasitinya.

Seperti kasus protein GP120 dari Human Acquired Immunodeficiency Virus atau HIV, yang berinteraksi dengan protein permukaan sel manusia yang dikenal sebagai GP41 dan bekerja sama dengan masuknya virus ke dalam sel.

Dengan cara yang sama, banyak protein terglikosilasi berpartisipasi dalam proses adhesi sel penting yang berlangsung dalam kehidupan biasa sel yang ada di banyak jaringan organisme multisel.

Glikoprotein sebagai target terapeutik

Kompleks protein-karbohidrat ini adalah target yang disukai untuk banyak patogen seperti parasit dan virus, dan banyak glikoprotein dengan pola glikosilasi yang menyimpang memiliki peran penting dalam penyakit autoimun dan kanker.

Untuk alasan ini, berbagai peneliti telah mengambil tugas untuk mengusulkan protein ini sebagai target terapi yang mungkin dan untuk desain metode diagnostik, terapi generasi baru, dan bahkan untuk desain vaksin.

Pelajaran

Klasifikasi glikoprotein terutama didasarkan pada sifat ikatan glikosidik yang menghubungkan bagian protein dan karbohidrat dan pada karakteristik glikos yang melekat.

Menurut residu gula, glikoprotein dengan monosakarida, disakarida, oligosakarida, polisakarida dan turunannya dapat diperoleh. Beberapa penulis mempertimbangkan klasifikasi glikoprotein dalam:

- Proteoglikan, yang merupakan subkelas dalam kelompok glikoprotein yang mengandung, di bagian karbohidrat, polisakarida yang terutama terdiri dari gula amino (glikosaminoglikan).

- Glikopeptida, yaitu molekul yang terdiri dari karbohidrat yang terkait dengan oligopeptida yang dibentuk oleh asam amino dalam konformasi L dan / atau D.

- Asam amino glyco, yang merupakan asam amino yang dihubungkan dengan sakarida melalui semua jenis ikatan kovalen.

- Asam amino glikosil, yang merupakan asam amino yang dihubungkan ke bagian sakarida melalui ikatan O-, N-, atau S-glikosidik.

Dalam nomenklatur protein ini yang terkait dengan karbohidrat, awalan O-, N- dan S- digunakan untuk menentukan melalui ikatan mana gula terikat ke rantai polipeptida.

Contoh

- Glikoporin A adalah salah satu glikoprotein yang paling banyak dipelajari: ini adalah protein integral dari membran eritrosit (sel atau sel darah merah) dan memiliki 15 rantai oligosakarida yang secara kovalen terkait dengan residu asam amino di daerah terminal-N a melalui ikatan O-glikosidik dan rantai yang dihubungkan oleh ikatan N-glikosidik.

- Sebagian besar protein dalam darah adalah glikoprotein dan kelompok ini termasuk imunoglobulin dan banyak hormon.

- Laktalbumin, protein yang ada dalam susu terglikosilasi, serta banyak protein pankreas dan lisosom.

- Lektin adalah protein pengikat karbohidrat dan oleh karena itu memiliki banyak fungsi untuk dikenali.

- Penting juga untuk menyoroti banyak hormon hewani yang merupakan glikoprotein; Di antaranya, disebutkan dapat dibuat dari lutropin (LH), follitropin (FSH) dan tirotropin (TSH), yang disintesis di kelenjar hipofisis anterior, dan gonadotropin korionik yang diproduksi di plasenta manusia, primata dan kuda.

Hormon-hormon ini memiliki fungsi reproduksi karena LH merangsang steroidogenesis di ovarium dan sel Leydig testis.

- Kolagen, protein melimpah yang terdapat terutama di jaringan ikat hewan, mewakili keluarga besar glikoprotein yang terdiri dari lebih dari 15 jenis protein yang, meskipun memiliki banyak kesamaan karakteristik, namun sangat berbeda.

Protein ini mengandung bagian "non-kolagenik", beberapa di antaranya terdiri dari karbohidrat.

- Ekstensin adalah protein nabati yang terdiri dari jaringan glikoprotein tidak larut yang kaya akan residu hidroksiprolin dan serin. Mereka ditemukan di dinding sel tumbuhan dan dianggap bertindak sebagai pertahanan terhadap berbagai jenis stres dan patogen.

- Tumbuhan juga memiliki protein seperti lektin dan contoh khususnya adalah lektin kentang, yang tampaknya memiliki kemampuan untuk menggumpalkan sel darah seperti eritrosit.

- Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, mucin dapat diberi nama, yang merupakan glikoprotein yang disekresikan di mukosa dan merupakan bagian dari air liur pada hewan, terutama memenuhi fungsi pelumasan dan pensinyalan.

Referensi

1. Montreuil, J., Vliegenthart, J., & Schachter, H. (1995). Glikoprotein. (A. Neuberger & L. Deenen, Eds.). Elsevier.
2. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
3. Struwe, W., & Cosgrave, E. (2011). Proteomik Fungsional dan Struktural dari Glikoprotein. (R. Owens & J. Nettleship, Eds.). London: Springer.
4. Voet, D., & Voet, J. (2006). Biochemistry (edisi ke-3rd). Editorial Médica Panamericana.
5. Wittman, V. (2007). Glikopeptida dan Glikoprotein. Sintesis, Struktur, dan Aplikasi. (V. Balzani, J.-M. Lehn, A. de Meijere, S. Ley, K. Houk, S. Schreiber, J. Thiem, Eds.). Leipzig: Springer Science + Business Media, LLC.