Hispanopedia WikiEn biología molecular y bioquímica , los glicoconjugados son una subfamilia de carbohidratos donde los sacáridos se unen covalentemente a proteínas , péptidos y lípidos . [ 1 ] Los glicoconjugados se forman en procesos denominados glicosilación . Los glicoconjugados participan en la interacción célula-célula , incluyendo el reconocimiento célula-célula ; en las interacciones célula- matriz ; y en los procesos de desintoxicación.
Aunque las importantes especies moleculares ADN , ARN , ATP , cAMP , cGMP , NADH , NADPH y coenzima A contienen una parte de carbohidratos, generalmente no se consideran glicoconjugados.
Los glicanos se encuentran unidos a proteínas, como en las glicoproteínas y los proteoglicanos . Generalmente, se localizan en la superficie externa de las células. Los glicanos unidos mediante enlaces O y N son muy comunes en eucariotas , pero también pueden encontrarse, aunque con menor frecuencia, en procariotas .
glicanos unidos a N
Los glicanos unidos a N se unen en el retículo endoplasmático al nitrógeno (N) de la cadena lateral de la asparagina (Asn) en el sequon . El sequon es una secuencia Asn-X-Ser o Asn-X-Thr, donde X es cualquier aminoácido excepto prolina y el glicano puede estar compuesto de N- acetilgalactosamina , galactosa , ácido neuramínico , N- acetilglucosamina , fucosa , manosa y otros monosacáridos.
Asamblea
En eucariotas , los glicanos unidos a N se derivan de una unidad central de 14 azúcares que se ensambla en el citoplasma y el retículo endoplasmático . Primero, dos residuos de N -acetilglucosamina se unen al dolicol monofosfato , un lípido, en la cara externa de la membrana del retículo endoplasmático. Luego se añaden cinco residuos de manosa a esta estructura. En este punto, el glicano central parcialmente formado se desplaza a través de la membrana del retículo endoplasmático, de modo que ahora se ubica dentro del lumen reticular . El ensamblaje continúa dentro del retículo endoplasmático, con la adición de cuatro residuos de manosa más. Finalmente, se añaden tres residuos de glucosa a esta estructura. Tras el ensamblaje completo, el glicano es transferido en bloque por la glicosiltransferasa oligosacariltransferasa a una cadena peptídica naciente, dentro del lumen reticular. Esta estructura central de glicanos unidos a N , por lo tanto, consta de 14 residuos (3 glucosa, 9 manosa y 2 N -acetilglucosamina). [ 2 ]
Procesamiento, modificación y diversidad
Una vez transferidos a la cadena peptídica naciente, los glicanos N -ligados, en general, experimentan extensas reacciones de procesamiento, en las que se eliminan los tres residuos de glucosa, así como varios residuos de manosa, dependiendo del glicano N -ligado en cuestión. La eliminación de los residuos de glucosa depende del correcto plegamiento de la proteína. Estas reacciones de procesamiento tienen lugar en el aparato de Golgi . Las reacciones de modificación pueden implicar la adición de un grupo fosfato o acetilo a los azúcares, o la adición de nuevos azúcares, como el ácido neuramínico . El procesamiento y la modificación de los glicanos N -ligados dentro del Golgi no siguen una vía lineal. Como resultado, son posibles muchas variaciones diferentes de la estructura de los glicanos N -ligados, dependiendo de la actividad enzimática en el Golgi.
Funciones
Los glicanos unidos a N son de vital importancia para el correcto plegamiento de las proteínas en las células eucariotas. Las proteínas chaperonas del retículo endoplasmático, como la calnexina y la calreticulina , se unen a los tres residuos de glucosa presentes en el núcleo del glicano unido a N. Estas proteínas chaperonas ayudan al plegamiento de la proteína a la que está unido el glicano. Tras un plegamiento adecuado, los tres residuos de glucosa se eliminan y el glicano continúa su procesamiento. Si la proteína no se pliega correctamente, los tres residuos de glucosa se vuelven a unir, permitiendo que la proteína se asocie nuevamente con las chaperonas. Este ciclo puede repetirse varias veces hasta que la proteína alcanza su conformación correcta. Si una proteína no se pliega correctamente de forma reiterada, se excreta del retículo endoplasmático y se degrada mediante proteasas citoplasmáticas.
Los glicanos unidos a N también contribuyen al plegamiento de las proteínas mediante efectos estéricos. Por ejemplo, los residuos de cisteína en el péptido pueden verse temporalmente bloqueados para formar enlaces disulfuro con otros residuos de cisteína, debido al tamaño de un glicano cercano. Por lo tanto, la presencia de un glicano unido a N permite a la célula controlar qué residuos de cisteína formarán enlaces disulfuro.
Los glicanos unidos a N también desempeñan un papel importante en las interacciones célula-célula. Por ejemplo, las células tumorales producen glicanos unidos a N anómalos. Estos son reconocidos por el receptor CD337 de las células asesinas naturales como una señal de que la célula en cuestión es cancerosa.
Dentro del sistema inmunitario, los glicanos unidos a N en la superficie de una célula inmunitaria ayudan a determinar el patrón de migración celular; por ejemplo, las células inmunitarias que migran a la piel tienen glicosilaciones específicas que favorecen su localización en ese sitio. [ 3 ] Los patrones de glicosilación en las diversas inmunoglobulinas, incluidas IgE, IgM, IgD, IgA e IgG, les confieren funciones efectoras únicas al alterar sus afinidades por Fc y otros receptores inmunitarios. [ 3 ] Los glicanos también pueden estar involucrados en la discriminación entre lo propio y lo ajeno, lo que puede ser relevante para la fisiopatología de varias enfermedades autoinmunes ; [ 3 ] incluyendo la artritis reumatoide [ 4 ] y la diabetes tipo 1. [ 5 ]
La localización de las enzimas lisosomales degradativas también se logra mediante glicanos unidos a N. La modificación de un glicano unido a N con un residuo de manosa-6-fosfato sirve como señal para que la proteína a la que está unido este glicano se traslade al lisosoma. Este reconocimiento y transporte de enzimas lisosomales por la presencia de manosa-6-fosfato se lleva a cabo mediante dos proteínas: CI-MPR ( receptor de manosa-6-fosfato independiente de cationes ) y CD-MPR (receptor de manosa-6-fosfato dependiente de cationes).
Glicanos unidos por enlace O
En eucariotas, los glicanos unidos por enlace O se ensamblan un azúcar a la vez en un residuo de serina o treonina de una cadena peptídica en el aparato de Golgi. A diferencia de los glicanos unidos por enlace N , aún no se conoce una secuencia consenso . Sin embargo, la ubicación de un residuo de prolina en -1 o +3 con respecto a la serina o treonina es favorable para la glicosilación unida por enlace O. El primer monosacárido que se une en la síntesis de glicanos unidos por enlace O es la N-acetilgalactosamina. Después de esto, son posibles varias vías diferentes. Una estructura de núcleo 1 se genera por la adición de galactosa. Una estructura de núcleo 2 se genera por la adición de N-acetilglucosamina a la N-acetilgalactosamina de la estructura de núcleo 1. Las estructuras de núcleo 3 se generan por la adición de una sola N-acetilglucosamina a la N-acetilgalactosamina original. Las estructuras Core 4 se generan mediante la adición de una segunda N-acetilglucosamina a la estructura Core 3. Existen otras estructuras Core posibles, aunque son menos comunes.
Imágenes:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20721/figure/A561/ : Generación de núcleo 1 y núcleo 2. Cuadrado blanco = N-acetilgalactosamina; círculo negro = galactosa; cuadrado negro = N-acetilglucosamina. Nota: Hay un error en este diagrama. El cuadrado inferior siempre debe ser blanco en cada imagen, no negro.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20721/figure/A562/ : Generación Core 3 y Core 4.
Un patrón estructural común en los glicanos unidos por enlace O es la adición de unidades de polilactosamina a las distintas estructuras centrales. Estas se forman mediante la adición repetitiva de unidades de galactosa y N-acetilglucosamina. Las cadenas de polilactosamina en los glicanos unidos por enlace O suelen estar rematadas con un residuo de ácido siálico (similar al ácido neuramínico). Si además se añade un residuo de fucosa , en la penúltima posición, se forma una estructura Sialil-Lewis X (SLex).
Funciones
La sialil lewis x es importante en la determinación del antígeno sanguíneo ABO .
SLex también es importante para una respuesta inmunitaria adecuada. La liberación de P- selectina de los cuerpos de Weibel-Palade , presentes en las células endoteliales de los vasos sanguíneos, puede ser inducida por diversos factores. Uno de ellos es la respuesta de la célula endotelial a ciertas moléculas bacterianas, como el peptidoglicano . La P-selectina se une a la estructura SLex presente en los neutrófilos del torrente sanguíneo y contribuye a la extravasación de estas células hacia el tejido circundante durante la infección.
Se ha descubierto que los glicanos unidos por enlace O , en particular la mucina , son importantes para el desarrollo de la microflora intestinal normal. Ciertas cepas de bacterias intestinales se unen específicamente a la mucina, lo que les permite colonizar el intestino.
Ejemplos de glicoproteínas unidas a O son:
- Glicoforina , una proteína presente en las membranas de los eritrocitos.
- La mucina, una proteína presente en la saliva que participa en la formación de la placa dental.
- Notch , un receptor transmembrana implicado en el desarrollo y la determinación del destino celular.
- Trombospondina
- Factor VII
- Factor IX
- activador del plasminógeno de tipo urinario
glicosaminoglicanos
Otro tipo de glicano celular son los glicosaminoglicanos (GAG). Estos se componen de 2-aminoazúcares unidos de forma alternada con ácidos urónicos e incluyen polímeros como la heparina , el heparán sulfato , la condroitina , el queratán y el dermatán . Algunos glicosaminoglicanos, como el heparán sulfato, se encuentran unidos a la superficie celular, donde se enlazan a una proteína mediante un enlace tetrasacárido a través de un residuo de xilosilo (formando una glicoproteína o proteoglicano ).
Referencias
- ↑ Glicoconjugados en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- ↑ Imagen: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20720/figure/A469/ Los cuadrados oscuros son N- acetilglucosamina; los círculos claros son manosa; los triángulos oscuros son glucosa.
- 1 2 3 Maverakis E, Kim K, Shimoda M, Gershwin M, Patel F, Wilken R, Raychaudhuri S, Ruhaak LR, Lebrilla CB (2015). " Glicanos en el sistema inmunitario y la teoría de los glicanos alterados de la autoinmunidad" . J Autoimmun . 57 (6): 1– 13. doi : 10.1016/j.jaut.2014.12.002 . PMC 4340844. PMID 25578468 .
- ↑ Nakagawa, S; Hato, M; Takegawa, Y; Deguchi, K; Ito, H; Takahata, M; Iwasaki, N; Minami, A; Nishimura, SI (2007). "Detección de perfiles alterados de N-glicanos en suero completo de pacientes con artritis reumatoide". J. Chromatogr. B . 853 ( 1– 2): 133– 137. doi : 10.1016/j.jchromb.2007.03.003 . hdl : 2115/28276 . PMID 17392038 .
- ^ Bermingham, ML; Colombo, M; McGurnaghan, SJ; Blackbourn, LAK; Vuckovic, F; Pučić Baković, M; Trbojević-Akmačić, I; Lauc, G; Agakov, F; Agakova, AS; Hayward, C; Klarić, L; Palmer, CNA; Petrie, JR; Chalmers, J; Collier, A; Verde, F; Lindsay, RS; Macrury, S; McKnight, JA; Patricio, AW; Thekkepat, S; Górnik, O; McKeigue, primer ministro; Colhoun, HM (2018). "Perfil de N-glicanos y enfermedad renal en la diabetes tipo 1" . Cuidado de la diabetes . 41 (1): 79– 87. doi : 10.2337/dc17-1042 . hdl : 20.500.11820/413dce5a-e852-4787-aac9-62c2c6d4389f . PMID 29146600 .
- Carbohidratos
- Glicobiología