Definice a funkce glykoproteinu

Glykoprotein je a druh proteinu molekula, která má uhlohydrát připojeno k tomu. K tomuto procesu dochází buď během translace proteinu, nebo jako posttranslační modifikace v procesu zvaném glykosylace.

Sacharid je oligosacharidový řetězec (glykan), který je kovalentně vázané k postranním řetězcům polypeptidu proteinu. Vzhledem k -OH skupinám cukrů jsou glykoproteiny hydrofilnější než jednoduché proteiny. To znamená, že glykoproteiny jsou do vody přitahovány více než běžné proteiny. Hydrofilní povaha molekuly také vede k charakteristickému složení terciární struktury proteinu.

Sacharidy jsou krátké molekula, často rozvětvené a mohou sestávat z:

• jednoduché cukry (např. glukóza, galaktóza, manóza, xylóza)
• amino cukry (cukry, které mají aminoskupinu, například N-acetylglukosamin nebo N-acetylgalaktosamin)
• kyselé cukry (cukry, které mají karboxylovou skupinu, jako je kyselina sialová nebo kyselina N-acetylneuraminová)

Glykoproteiny jsou roztříděny podle místa připojení uhlohydrátu k aminokyselina v proteinu.

• O-vázané glykoproteiny jsou ty, ve kterých se uhlohydrát váže na atom kyslíku (O) hydroxylové skupiny (-OH) skupiny R buď aminokyseliny threoninu nebo serinu. O-vázané uhlohydráty se mohou také vázat na hydroxylysin nebo hydroxyprolin. Tento proces se nazývá O-glykosylace. O-vázané glykoproteiny jsou vázány na cukr v Golgiho komplexu.
• N-vázané glykoproteiny mají uhlohydrát vázaný k dusíku (N) aminoskupiny (-NH)₂) skupiny R aminokyseliny asparaginu. Skupina R je obvykle amidový postranní řetězec asparaginu. Proces vazby se nazývá N-glykosylace. N-vázané glykoproteiny získávají svůj cukr z endoplazmatické membrány retikula a poté jsou transportovány do Golgiho komplexu za účelem modifikace.

Zatímco O-vázané a N-vázané glykoproteiny jsou nejčastější formy, jsou možná i jiná spojení:

• K P-glykosylaci dochází, když se cukr váže na fosfor fosfoserinu.
• C-glykosylace je, když se cukr váže na atom uhlíku aminokyseliny. Příkladem je případ, kdy se cukrová manóza váže na uhlík v tryptofanu.
• Glypiace je, když se glykofosfatidylinositol (GPI) glykolipid váže na uhlíkový konec polypeptidu.

Glykoproteiny fungují ve struktuře, reprodukci, imunitním systému, hormonech a ochraně buněk a organismů.

Glykoproteiny se nacházejí na povrchu lipidové dvojvrstvy buněčné membrány. Jejich hydrofilní povaha jim umožňuje fungovat ve vodném prostředí, kde působí v rozpoznávání buněčných buněk a vázání dalších molekul. Glykoproteiny na buněčném povrchu jsou také důležité pro zesíťování buněk a proteinů (např. Kolagen) pro zvýšení síly a stability tkáně. Glykoproteiny v rostlinných buňkách umožňují rostlinám stát vzpřímeně proti gravitační síle.

Glykosylované proteiny nejsou pro mezibuněčnou komunikaci kritické. Pomáhají také orgánovým systémům komunikovat mezi sebou. Glykoproteiny se nacházejí v mozkové šedé hmotě, kde pracují společně s axony a synaptosomy.

Hormony mohou být glykoproteiny. Příklady zahrnují lidský chorionický gonadotropin (HCG) a erytropoetin (EPO).

Srážení krve závisí na glykoproteinech protrombin, trombin a fibrinogen.

Buněčné markery mohou být glykoproteiny. Krevní skupiny MN jsou způsobeny dvěma polymorfními formami glykoproteinu glykophorinu A. Obě formy se liší pouze dvěma zbytky aminokyselin, ale to je dost příčinou problémů pro osoby přijímající orgán darovaný někým jiným krevním skupinám. Hlavní histokompatibilní komplex (MHC) a H antigen krevní skupiny ABO se vyznačují glykosylovanými proteiny.

Glykoforin A je také důležitý, protože je místem připojení Plasmodium falciparum, lidský krevní parazit.

Glykoproteiny jsou důležité pro reprodukci, protože umožňují vazbu spermií na povrch vajíčka.

Muciny jsou glykoproteiny, které se nacházejí v hlenu. Molekuly chrání citlivé epiteliální povrchy, včetně dýchacích, močových, trávicích a reprodukčních cest.

Imunitní odpověď závisí na glykoproteinech. Sacharid protilátek (což jsou glykoproteiny) určuje specifický antigen, na který se může vázat. B buňky a T buňky mají povrchové glykoproteiny, které vážou také antigeny.

Glykoproteiny získávají cukr z enzymatického procesu, který vytváří molekulu, která by jinak nefungovala. Jiný proces, nazývaný glykace, kovalentně váže cukry na proteiny a lipidy. Glykace není enzymatický proces. Glykace často snižuje nebo neguje funkci postižené molekuly. Glykace se přirozeně vyskytuje během stárnutí a je urychlena u diabetických pacientů s vysokou hladinou glukózy v krvi.

• Berg, Jeremy M., a kol. Biochemie. 5. vydání, W.H. Freeman and Company, 2002, pp. 306-309.
• Ivatt, Raymond J. Biologie glykoproteinů. Plenum Press, 1984.