GLIKOSILASI PROTEIN: JENIS, PROSES DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The glikosilasi protein adalah modifikasi pasca-translasi adalah penambahan rantai oligosakarida linier atau protein bercabang. Glikoprotein yang dihasilkan umumnya adalah protein permukaan dan protein dari jalur sekretori.

Glikosilasi adalah salah satu modifikasi peptida paling umum di antara organisme eukariotik, tetapi juga telah terbukti terjadi pada beberapa spesies archaea dan bakteri.

Contoh rantai oligosakarida yang dapat mengikat protein melalui glikosilasi (Dna 621, dari Wikimedia Commons)

Pada eukariota, mekanisme ini terjadi antara retikulum endoplasma (ER) dan kompleks Golgi, dengan intervensi berbagai enzim yang terlibat baik dalam proses pengaturan maupun dalam pembentukan ikatan kovalen protein + oligosakarida.

Jenis glikolisis

Bergantung pada situs pengikatan oligosakarida ke protein, glikosilasi dapat diklasifikasikan menjadi 4 jenis:

N-

Ini adalah yang paling umum dari semuanya dan terjadi ketika oligosakarida mengikat nitrogen dari gugus amida residu asparagin dalam motif Asn-X-Ser / Thr, di mana X dapat berupa asam amino apa pun kecuali prolin.

ATAU

Saat karbohidrat mengikat gugus hidroksil serin, treonin, hidroksisin, atau tirosin. Ini adalah modifikasi yang kurang umum dan contohnya adalah protein seperti kolagen, glikophorin, dan musin.

C-

Ini terdiri dari penambahan residu manosa yang mengikat protein melalui ikatan CC dengan C2 dari gugus indol dalam residu triptofan.

Glipiation (dari bahasa Inggris “

Polisakarida bertindak sebagai jembatan untuk menempelkan protein ke jangkar glikosilfosfatidylinositol (GPI) pada membran.

Proses

Pada eukariota

N -glikosilasi adalah salah satu yang telah dipelajari dengan sangat rinci. Dalam sel mamalia, prosesnya dimulai di RE kasar, di mana polisakarida yang terbentuk sebelumnya mengikat protein saat mereka muncul dari ribosom.

Polisakarida prekursor tersebut terdiri dari 14 residu gula, yaitu: 3 residu glukosa (Glc), 9 manosa (Man) dan 2 residu N-asetil glukosamin (GlcNAc).

Prekursor ini umum ditemukan pada tumbuhan, hewan, dan organisme eukariotik bersel tunggal. Itu terikat ke membran berkat ikatan dengan molekul dolichol, lipid isoprenoid yang tertanam di membran ER.

Setelah sintesisnya, oligosakarida ditransfer oleh kompleks enzim oligosakaryltransferase ke residu asparagin yang termasuk dalam urutan tri-peptida Asn-X-Ser / Thr protein saat sedang ditranslasikan.

Tiga residu Glc di ujung oligosakarida berfungsi sebagai sinyal untuk sintesis oligosakarida yang benar, dan dibelah bersama dengan salah satu residu Man sebelum protein dibawa ke dalam peralatan Golgi untuk diproses lebih lanjut.

Begitu berada di badan Golgi, bagian oligosakarida yang melekat pada glikoprotein dapat dimodifikasi dengan penambahan galaktosa, asam sialat, fukosa dan banyak residu lainnya, menghasilkan rantai dengan variasi dan kompleksitas yang jauh lebih besar.

Pemrosesan Oliosaccharide (Dna 621, dari Wikimedia Commons)

Mesin enzimatis yang diperlukan untuk menjalankan proses glikosilasi mencakup banyak glikosiltransferase untuk penambahan gula, glikosidase untuk menghilangkannya, dan pengangkut gula nukleotida yang berbeda untuk kontribusi residu yang digunakan sebagai substrat.

Pada prokariota

Bakteri tidak memiliki sistem membran intraseluler, sehingga pembentukan awal oligosakarida (hanya 7 residu) terjadi pada sisi sitosol membran plasma.

Prekursor tersebut disintesis pada lipid yang kemudian ditranslokasi oleh flipase yang bergantung pada ATP ke dalam ruang periplasmik, di mana terjadi glikosilasi.

Perbedaan penting lainnya antara glikosilasi eukariotik dan prokariotik adalah bahwa enzim oligosakarida transferase (oligosacaryltransferase) dari bakteri dapat mentransfer residu gula ke bagian bebas dari protein yang sudah terlipat, tidak seperti yang diterjemahkan oleh ribosom.

Lebih lanjut, motif peptida yang dikenali oleh enzim ini bukanlah urutan tri-peptida eukariotik yang sama.

fitur

N-oligosakarida yang melekat pada glikoprotein memiliki berbagai tujuan. Misalnya, beberapa protein memerlukan modifikasi pasca-translasi ini untuk mencapai lipatan strukturnya yang tepat.

Bagi orang lain itu memberikan stabilitas, baik dengan menghindari degradasi proteolitik atau karena bagian ini diperlukan bagi mereka untuk memenuhi fungsi biologisnya.

Karena oligosakarida memiliki karakter hidrofilik yang kuat, penambahan kovalennya ke protein harus mengubah polaritas dan kelarutannya, yang mungkin memiliki relevansi dari sudut pandang fungsional.

Setelah melekat pada protein membran, oligosakarida adalah pembawa informasi yang berharga. Mereka berpartisipasi dalam proses pensinyalan sel, komunikasi, pengenalan, migrasi dan adhesi.

Mereka memiliki peran penting dalam pembekuan darah, penyembuhan dan respons kekebalan, serta dalam pemrosesan kendali kualitas protein, yang bergantung pada glycan dan sangat diperlukan untuk sel.

Pentingnya

Setidaknya 18 penyakit genetik telah dikaitkan dengan glikosilasi protein pada manusia, beberapa di antaranya melibatkan perkembangan fisik dan mental yang buruk, sementara yang lain bisa berakibat fatal.

Ada semakin banyak penemuan yang berkaitan dengan penyakit glikosilasi, terutama pada pasien anak. Banyak dari kelainan ini bersifat bawaan dan berkaitan dengan cacat yang berhubungan dengan tahap awal pembentukan oligosakarida atau dengan regulasi enzim yang berpartisipasi dalam proses ini.

Karena sebagian besar protein glikosilasi membentuk glikokaliks, ada peningkatan minat dalam memverifikasi bahwa mutasi atau perubahan dalam proses glikosilasi mungkin terkait dengan perubahan dalam lingkungan mikro sel tumor dan dengan demikian meningkatkan perkembangan tumor dan perkembangan metastasis pada pasien kanker.

Referensi

1. Aebi, M. (2013). Glikosilasi protein terkait-N di UGD. Biochimica et Biophysica Acta, 1833 (11), 2430–2437.
2. Dennis, JW, Granovsky, M., & Warren, CE (1999). Glikosilasi protein dalam perkembangan dan penyakit. BioEssays, 21 (5), 412-421.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (edisi ke-5th). Freeman, WH & Company.
4. Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan dasar biokimia dan biofisik. Cambridge University Press. Diambil dari www.cambrudge.org/9780521856553
5. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5).
6. Nothaft, H., & Szymanski, CM (2010). Glikosilasi protein dalam bakteri: Lebih manis dari sebelumnya. Ulasan Alam Mikrobiologi, 8 (11), 765-778.
7. Ohtsubo, K., & Marth, JD (2006). Glikosilasi dalam Mekanisme Seluler Kesehatan dan Penyakit. Sel, 126 (5), 855-867.
8. Spiro, RG (2002). Glikosilasi protein: sifat, distribusi, pembentukan enzimatik, dan implikasi penyakit dari ikatan glikopeptida. Glikobiologi, 12 (4), 43R-53R.
9. Stowell, SR, Ju, T., & Cummings, RD (2015). Glikosilasi Protein pada Kanker. Review Tahunan Patologi: Mekanisme Penyakit, 10 (1), 473–510.
10. Strasser, R. (2016). Glikosilasi protein nabati. Glikobiologi, 26 (9), 926–939.
11. Xu, C., & Ng, DTW (2015). Kontrol kualitas pelipatan protein yang diarahkan glikosilasi. Ulasan Alam Biologi Sel Molekuler, 16 (12), 742-752.
12. Zhang, X., & Wang, Y. (2016). Kontrol Kualitas Glikosilasi oleh Struktur Golgi. Jurnal Biologi Molekuler, 428 (16), 3183–3193.