Glycoprotéine - Glycoprotein
Les glycoprotéines sont des protéines qui contiennent des chaînes d' oligosaccharides ( glycanes ) liées de manière covalente aux chaînes latérales d' acides aminés . L' hydrate de carbone est attaché à la protéine dans une modification co - traductionnelle ou post - traductionnelle . Ce processus est connu sous le nom de glycosylation . Les protéines extracellulaires sécrétées sont souvent glycosylées.
Dans les protéines qui ont des segments s'étendant de manière extracellulaire, les segments extracellulaires sont également souvent glycosylés. Les glycoprotéines sont également souvent des protéines membranaires intégrales importantes , où elles jouent un rôle dans les interactions cellule-cellule. Il est important de distinguer la glycosylation du système sécrétoire basée sur le réticulum endoplasmique de la glycosylation cytosolique-nucléaire réversible. Les glycoprotéines du cytosol et du noyau peuvent être modifiées par l'ajout réversible d'un seul résidu GlcNAc qui est considéré comme réciproque à la phosphorylation et les fonctions de ceux-ci sont susceptibles d'être un mécanisme de régulation supplémentaire qui contrôle la signalisation basée sur la phosphorylation. En revanche, la glycosylation sécrétoire classique peut être structurellement essentielle. Par exemple, l'inhibition de la glycosylation liée à l'asparagine, c'est-à-dire liée à N, peut empêcher un repliement approprié des glycoprotéines et une inhibition totale peut être toxique pour une cellule individuelle. En revanche, la perturbation du traitement des glycanes (élimination/ajout enzymatique de résidus glucidiques au glycane), qui se produit à la fois dans le réticulum endoplasmique et dans l'appareil de Golgi , est superflue pour les cellules isolées (comme preuve de la survie avec des inhibiteurs de glycosides) mais peut conduire à maladie (troubles congénitaux de la glycosylation) et peut être mortelle dans les modèles animaux. Il est donc probable que le traitement fin des glycanes soit important pour la fonctionnalité endogène, telle que le trafic cellulaire, mais que cela soit probablement secondaire à son rôle dans les interactions hôte-pathogène. Un exemple célèbre de ce dernier effet est le système de groupe sanguin ABO .
La glycosylation est également connue pour se produire sur des protéines nucléocytoplasmiques sous la forme de O- GlcNAc .
Types de glycosylation
Il existe plusieurs types de glycosylation, bien que les deux premiers soient les plus courants.
- Dans la N-glycosylation , les sucres sont attachés à l'azote, généralement sur la chaîne latérale amide de l' asparagine .
- Dans la O-glycosylation , les sucres sont liés à l'oxygène, généralement sur la sérine ou la thréonine , mais aussi sur la tyrosine ou des acides aminés non canoniques tels que l' hydroxylysine et l' hydroxyproline .
- Dans la P-glycosylation , les sucres sont attachés au phosphore sur une phosphosérine .
- Dans la C-glycosylation , les sucres sont attachés directement au carbone, comme dans l'ajout de mannose au tryptophane .
- Dans la S-glycosylation , une bêta- GlcNAc est attachée à l'atome de soufre d'un résidu cystéine .
- Dans la glypiation , un glycolipide GPI est attaché à l' extrémité C-terminale d'un polypeptide , servant d'ancrage membranaire.
- Dans la glycation , également connue sous le nom de glycosylation non enzymatique, les sucres sont liés de manière covalente à une protéine ou à une molécule lipidique, sans l'action de contrôle d'une enzyme, mais par une réaction de Maillard .
Monosaccharides
Les monosaccharides que l'on trouve couramment dans les glycoprotéines eucaryotes comprennent :
Sucre | Taper | Abréviation |
---|---|---|
β-D-Glucose | Hexose | Glc |
β-D-Galactose | Hexose | Fille |
-D-Mannose | Hexose | Homme |
α-L-Fucose | Désoxyhexose | Fuc |
N-acétylgalactosamine | Aminohexose | GalNAc |
N-acétylglucosamine | Aminohexose | GlcNAc |
Acide N-acétylneuraminique |
Acide aminononulosonique ( acide sialique ) |
NeuNAc |
Xylose | Pentose | Xyl |
Le ou les groupes de sucres peuvent aider au repliement des protéines , améliorer la stabilité des protéines et sont impliqués dans la signalisation cellulaire.
Exemples
Un exemple de glycoprotéines présentes dans le corps est les mucines , qui sont sécrétées dans le mucus des voies respiratoires et digestives. Les sucres lorsqu'ils sont attachés aux mucines leur confèrent une capacité de rétention d'eau considérable et les rendent également résistants à la protéolyse par les enzymes digestives.
Les glycoprotéines sont importantes pour la reconnaissance des globules blancs . Des exemples de glycoprotéines dans le système immunitaire sont :
- des molécules telles que les anticorps (immunoglobulines), qui interagissent directement avec les antigènes .
- molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (ou CMH), qui s'expriment à la surface des cellules et interagissent avec les cellules T dans le cadre de la réponse immunitaire adaptative.
- l'antigène sialyl Lewis X à la surface des leucocytes.
Antigène H des antigènes de compatibilité sanguine ABO. D'autres exemples de glycoprotéines comprennent :
- gonadotrophines (hormone lutéinisante une hormone folliculo-stimulante)
- la glycoprotéine IIb/IIIa , une intégrine présente sur les plaquettes qui est nécessaire à l' agrégation plaquettaire normale et à l' adhérence à l' endothélium .
- composants de la zone pellucide , qui entoure l' ovocyte , et est important pour l' interaction spermatozoïde- œuf.
- glycoprotéines structurelles, qui se produisent dans le tissu conjonctif . Ceux-ci aident à lier les fibres, les cellules et la substance fondamentale du tissu conjonctif . Ils peuvent également aider les composants du tissu à se lier à des substances inorganiques, telles que le calcium dans les os .
- La glycoprotéine-41 ( gp41 ) et la glycoprotéine-120 ( gp120 ) sont des protéines d'enveloppe virale du VIH.
Les glycoprotéines solubles présentent souvent une viscosité élevée , par exemple, dans le blanc d'œuf et le plasma sanguin .
- La miraculine est une glycoprotéine extraite de Synsepalum dulcificum, une baie qui modifie les récepteurs de la langue humaine pour reconnaître les aliments acides comme sucrés.
Des glycoprotéines de surface variables permettent au parasite Trypanosoma de la maladie du sommeil d'échapper à la réponse immunitaire de l'hôte.
Le pic viral du virus de l'immunodéficience humaine est fortement glycosylé. Environ la moitié de la masse de la pointe est la glycosylation et les glycanes agissent pour limiter la reconnaissance des anticorps car les glycanes sont assemblés par la cellule hôte et sont donc en grande partie « soi ». Au fil du temps, certains patients peuvent développer des anticorps pour reconnaître les glycanes du VIH et presque tous les anticorps dits «largement neutralisants (bnAb) reconnaissent certains glycanes. Ceci est possible principalement parce que la densité inhabituellement élevée de glycanes entrave la maturation normale des glycanes et ils sont donc piégés dans l'état prématuré, riche en mannose. Cela fournit une fenêtre pour la reconnaissance immunitaire. De plus, comme ces glycanes sont beaucoup moins variables que la protéine sous-jacente, ils sont devenus des cibles prometteuses pour la conception de vaccins.
Les hormones
Les hormones qui sont des glycoprotéines comprennent :
- Hormone de stimulation de follicule
- Hormone lutéinisante
- Hormone stimulant la thyroïde
- Gonadotrophine chorionique humaine
- Alpha fetoprotéine
- Érythropoïétine (EPO)
Distinction entre glycoprotéines et protéoglycanes
Citant des recommandations pour l'UICPA :
Une glycoprotéine est un composé contenant un glucide (ou glycane) lié de manière covalente à une protéine. L'hydrate de carbone peut être sous forme de monosaccharide, disaccharide(s). oligosaccharide(s), polysaccharide(s) ou leurs dérivés (par exemple sulfo- ou phospho-substitué). Une, quelques ou plusieurs unités glucidiques peuvent être présentes. Les protéoglycanes sont une sous-classe de glycoprotéines dans laquelle les unités glucidiques sont des polysaccharides contenant des sucres aminés. De tels polysaccharides sont également connus sous le nom de glycosaminoglycanes.
Les fonctions
Fonction | Glycoprotéines |
---|---|
Molécule structurelle | Collagènes |
Lubrifiant et agent protecteur | Mucines |
Molécule de transport | Transferrine , céruloplasmine |
Molécule immunologique | Immunoglobulines , antigènes d' histocompatibilité |
Hormone | Gonadotrophine chorionique humaine (HCG), hormone thyréostimulante (TSH) |
Enzyme | Divers, par exemple, phosphatase alcaline , patatine |
Site de reconnaissance d'attachement cellulaire | Diverses protéines impliquées dans les interactions cellule-cellule (par exemple, spermatozoïde - ovocyte ), virus-cellule, bactérie-cellule et hormone-cellule |
Protéine antigel | Certaines protéines plasmatiques des poissons d'eau froide |
Interagir avec des glucides spécifiques | Lectines , sélectines (lectines d'adhésion cellulaire), anticorps |
Récepteur | Diverses protéines impliquées dans l'action des hormones et des médicaments |
Affecter le repliement de certaines protéines | Calnexine , calréticuline |
Régulation du développement | Notch et ses analogues, protéines clés du développement |
Hémostase (et thrombose ) | Glycoprotéines spécifiques sur les membranes superficielles des plaquettes |
Une analyse
Une variété de méthodes utilisées dans la détection, la purification et l'analyse structurelle des glycoprotéines sont
Méthode | Utilisation |
---|---|
Acide périodique-tache de Schiff | Détecte les glycoprotéines sous forme de bandes roses après séparation électrophorétique . |
Incubation de cellules cultivées avec des glycoprotéines sous forme de bandes de décroissance radioactive | Conduit à la détection d'un sucre radioactif après séparation électrophorétique. |
Traitement avec endo- ou exoglycosidase ou phospholipases appropriées | Les changements résultants dans la migration électrophorétique aident à distinguer les protéines avec des liaisons N-glycane, O-glycane ou GPI et également entre une teneur élevée en mannose et des N-glycanes complexes. |
Agarose - lectine Chromatographie sur colonne , une affinité lectine Chromatographie | Pour purifier les glycoprotéines ou les glycopeptides qui se lient à la lectine utilisée. |
Électrophorèse d' affinité de lectine | Les changements résultants dans la migration électrophorétique aident à distinguer et à caractériser les glycoformes , c'est-à-dire les variantes d'une glycoprotéine différant par les glucides. |
Analyse de composition après hydrolyse acide | Identifie les sucres que contient la glycoprotéine et leur stoechiométrie. |
Spectrométrie de masse | Fournit des informations sur la masse moléculaire , la composition, la séquence et parfois la ramification d'une chaîne glycane. Il peut également être utilisé pour le profilage de glycosylation spécifique à un site. |
Spectroscopie RMN | Identifier des sucres spécifiques, leur séquence, leurs liaisons et la nature anomérique de la chaîne glycosidique. |
Diffusion de la lumière multi-angle | En conjonction avec la chromatographie d'exclusion stérique, l'absorption UV/Vis et la réfractométrie différentielle, fournissent des informations sur la masse moléculaire , le rapport protéine-hydrate de carbone, l'état d'agrégation, la taille et parfois la ramification d'une chaîne glycane. En conjonction avec l'analyse du gradient de composition, analyse l'auto-association et l'hétéro-association pour déterminer l'affinité de liaison et la stoechiométrie avec des protéines ou des glucides en solution sans marquage. |
Interférométrie à double polarisation | Mesure les mécanismes sous-jacents aux interactions biomoléculaires, y compris les vitesses de réaction, les affinités et les changements de conformation associés . |
Analyse de la méthylation (liaison) | Déterminer le lien entre les sucres. |
Séquençage d' acides aminés ou d' ADNc | Détermination de la séquence d'acides aminés. |
Voir également
Notes et références
Liens externes
- Protéines reconnaissant les glycanes
- Structure de la chaîne des glycoprotéines et des glucides - Page d'accueil pour l'apprentissage de la chimie environnementale
- Biochimie 5e 11.3. Les glucides peuvent être liés aux protéines pour former des glycoprotéines
- Chimie des glucides et glycobiologie : une visite Web SUPPLÉMENT SPÉCIAL Web Science 23 mars 2001, vol 291, numéro 5512, pages 2263–2502
- Glycoprotéines à la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) des États-Unis
- Emanual Maverakis; et al. "Les glycanes dans le système immunitaire et la théorie modifiée des glycanes de l'auto-immunité" (PDF) .
- Importance biologique de la glycosylation d'une protéine