Apmēram puse no visiem proteīni cilvēka ķermenī ir glikoproteīni. Vielām ir nozīme kā šūnu sastāvdaļām, kā arī imūnām vielām. Tie galvenokārt veidojas kā daļa no tā, kas pazīstams kā N-glikozilēšana, un nepareizi samontēti var izraisīt nopietnas slimības.
Kas ir glikoproteīni?
Glikoproteīni ir proteīni ar kokveidīgiem sazarotiem heteroglikāna atlikumiem. Parasti tie ir viskozas konsistences. Makromolekulas satur kovalenti saistītas cukurs grupas. Tie sastāv no monosaharīdi, Piemēram, glikoze, fruktoze, mannozes vai acetilētiem aminosukuriem. Tādēļ tos sauc arī par olbaltumvielām piesaistītiem oligosaharīdiem. Kovalentā saistīšanās var notikt dažādos veidos un atbilst saistīšanai ar vai nu aminoskābes serīns vai asparagīns. Saistīšanos ar serīnu sauc par O- un saistīšanos ar asparagīns sauc par N-glikozilēšanu. N-glikozilēšanas glikoproteīni atšķiras pēc lieluma. Tie atbilst monosaharīdi, di- vai oligosaharīdi līdz polisaharīdi. Pēc viņu proporcijas monosaharīdi, tie ir sadalīti bagātīgos ar manozi, kompleksos un hibrīdos glikoproteīnos. Bagātinātā mannozes grupā dominē mannozes atlikumi. Kompleksajā grupā pārsvarā ir saharīdi. Hibrīdgrupa ir jaukta forma. Ogļhidrātu saturs glikoproteīnos svārstās no dažiem procentiem ribonukleāzēm līdz 85 procentiem asinis grupas antigēni.
Funkcija, darbība un lomas
Glikoproteīni cilvēka organismā veic daudzas funkcijas. Tie ir šūnu membrānu strukturālā sastāvdaļa, un tos sauc arī par strukturāliem proteīni šajā kontekstā. Tomēr tie ir arī gļotās un kalpo kā smērvielas šķidrumos. Tie veicina šūnu mijiedarbību kā membrānas olbaltumvielas. Daži glikoproteīni pilda arī hormonālās funkcijas, piemēram, augšanas faktoru hCG. Tie ir vienlīdz svarīgi kā imunoloģiski komponenti imūnglobulīni un interferoni. Visi ķermeņa eksporta proteīni un membrānas olbaltumvielas vismaz biosintēzes laikā joprojām bija glikoproteīni. Tie ir īpaši svarīgi saistībā ar atzīšanas reakcijām imūnā sistēma jo tie mijiedarbojas ar imunoloģiskām T šūnām un T šūnu receptoriem. Cilvēkam ir izolēti dažādi plazmas proteīni asinis plazma, no kuras tikai albumīns un prealbumīna trūkums cukurs atliekas. Pārsteidz glikoproteīnu pārpilnība. Galu galā gandrīz visi ārpusšūnu šķīstošie proteīni un fermenti ir atliekas cukurs. Kā hormoni, glikoproteīniem ir pleiotropiska iedarbība, un tāpēc tiem ir izšķiroša nozīme dažādu orgānu sistēmu darbībā. Piemēram, hormoni TSH, HCG un FSH ir glikoproteīni. Kā membrānas protienes tās ir pārstāvētas gan receptora, gan transporta kontroliera un stabilizatora lomā. Tiem ir stabilizējoša iedarbība galvenokārt kopā ar glikolipīdiem. Kopā ar šīm vielām tie veido tā saukto glikokaliksu, kas stabilizē šūnas bez šūnām.
Veidošanās, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
Visizplatītākā glikoproteīnu veidošanās forma ir N-glikozīdu saistīšanās vai N-glikozilēšana ar asparagīns. Cukurs saistās ar slāpeklis brīvās skābes amīds grupas šajā procesā. N-glikozilēšana notiek endoplazmatiskajā tīklā. Šādi veidoti N-glikozīdi ir visatbilstošākā glikoproteīnu grupa. N-glikozilēšanas laikā cukura prekursors neatkarīgi no mērķa proteīna aminoskābju secības sintezējas nesējmolekulā dolichol. OH grupa molekulas galā ir saistīta ar difosfātu. Termināla galā izveidojas oligosaharīda prekursors fosfāts nogulsnes molekulas. Pirmie septiņi no cukuriem sapulcējas citosola pusē. Divi N-acetilglukozamīni un pieci manozes atlikumi ir piestiprināti pie dolihola fosfāts. Cukura nukleotīdi GDP-mannoze un UDP-N-acetil-glikozamīns parādās kā donori. Priekšgājējs tiek transportēts pa ER membrānu ar transporta olbaltumvielām. Tādējādi prekursors ir orientēts uz endoplazmas retikuluma iekšējo pusi, kur tam pievieno četrus mannozes atlikumus. Papildus, glikoze pievieno atlikumus. 14 cukura garais prekursors beidzot tiek pārnests uz olbaltumvielām. Cits glikoproteīnu veidošanās ceļš ir O-glikozīdu saistīšanās vai O-glikozilēšana ar serīnu, kas tiek veikta šūnu Golgi aparātā. Šajā procesā cukurs saistās ar serīna hidroksilgrupu. Glikoproteīnu vērtības galvenokārt attiecas uz plazmas olbaltumvielām, jo tām ir liela nozīme asinis skaits. Šajā brīdī atsevišķi uzskaitīt visas glikoproteīnu standartvērtības, pārsniedzot darbības jomu.
Slimības un traucējumi
Dažas ģenētiskās slimības parāda ietekmi uz glikozilēšanu. Viena šādu traucējumu grupa ir CDG. Šajā gadījumā glikoproteīniem ir patoloģisks līmenis. Ietekmētie cilvēki cieš no palēninātas attīstības, kas saistīta gan ar fiziskiem, gan garīgiem jautājumiem. Strabisms var būt vēl viens ģenētisko traucējumu simptoms. Kopumā glokoproteīnu veidošanā ir iesaistīti aptuveni 250 dažādi gēni. Iedzimtu glikozilēšanas traucējumu gadījumā traucējumi ogļhidrātu sānu ķēžu piesaistē olbaltumvielām ir ģenētiskas noslieces dēļ. Pēctranslācijas modifikācijā olbaltumvielas iegūst pilnīgu funkcionalitāti. Kad šis process nenormāli sanāk fermenti vai olbaltumvielas, kas veido ogļhidrātu sānu ķēdes, CDG rezultāti. N-glikozilēšanu visbiežāk ietekmē traucējumi. Līdz šim ir atklāti apmēram 30 enzīmu defekti, kas ietekmē N-glikozilēšanu. Ģenētiskie O-glikozilēšanas traucējumi ir nedaudz retāk sastopami. Tie izpaužas neiromuskulāros daudzsistēmas traucējumos, piemēram, Walker-Warburg sindromā. Tā kā glikoproteīni organismā veic tik daudz funkciju, klīnisko ainu raksturo vairāki simptomi. Iedzimtus glikozilēšanas traucējumus var ietekmēt visas orgānu sistēmas. Psihomotorās attīstības traucējumi ir galvenais simptoms. Neiroloģiskas novirzes ir tikpat biežas. Koagulācijas vai endokrīnās sistēmas traucējumi arī nav nekas neparasts.
