Glikoproteinek patológiája
A glikoproteinek olyan fehérjék, amelyek kovalens kötődésű cukormaradékokat tartalmaznak. A cukrok hidrofil és poláris tulajdonságai drámaian megváltoztathatják a fehérje kémiai tulajdonságait, amelyhez kapcsolódnak. A cukrok hozzáadása gyakran szükséges a glikoprotein megfelelő működéséhez és a sejtben vagy a testben történő végső rendeltetési helyének eléréséhez. A glikoproteinek gyakran vannak jelen a sejtfelületen, ahol membránfehérjékként vagy az extracelluláris mátrix részeként működnek. Ezek a sejtfelszíni glikoproteinek kritikus szerepet játszanak a sejtek kölcsönhatásaiban és a bakteriális és vírusfertőzés mechanizmusaiban.
Három típus létezik glikoproteinek, szerkezetük és szintézisük mechanizmusa alapján: N-kapcsolt glikoproteinek, O-kapcsolt glikoproteinek és nem enzimatikus glikozilezett glikoproteinek.
Az N-kapcsolt glikoproteineket szintetizálják és módosítják a sejtben két membránhoz kötött organellummá, a bruttó endoplazmatikus retikulumká és a Golgi-készülékké. A glikoprotein fehérjekomponense aminosavak egymás utáni hozzáadásával a durva endoplazmatikus retikulum felszínén áll össze, létrehozva egy lineáris aminosavpolimert, amelyet polipeptidnek neveznek. Húsz különféle aminosav használható a polipeptidek szintetizálására. A polipeptid specifikus aminosav-szekvenciája kritikus a funkciója szempontjából, és az aminosav-szekvenciára utal. A polipeptidek szintetizálásához használt húsz aminosav, az aszparagin egyike elengedhetetlen az N-kapcsolt glikoproteinek szintéziséhez.
Az N-kötésű glikoproteinek szénhidrátjai kapcsolódnak az aszparagin maradékok oldalláncához a polipeptidben. A szénhidrátok mindig megtalálhatók aminosav-szekvenciákban, ahol az aszparagint egy másik aminosav, majd egy szerin- vagy treoninmaradék követi. A szénhidrát egyenként nem kapcsolódik a polipeptidhez. Inkább egy nagy aromás szénhidrát, amely tizennégy vagy több cukormaradékot tartalmaz, kapcsolódik az aszparaginhoz, amint a fehérje átalakul a durva endoplazmatikus retikulumba. A glikoprotein-szénhidrátot ezután enzimek módosítják, amelyek eltávolítanak néhány cukrot, és másokat kötnek, miközben az újonnan képződött glikoprotein a bruttó endoplazmatikus retikulumból a Golgi-készülékbe és a sejt más helyeibe kerül. Sok N-kapcsolt glikoprotein végül a sejtmembrán részévé válik, vagy a sejt kiválasztja őket.
Az O-kapcsolt glikoproteineket általában úgy szintetizáljuk, hogy cukormaradékokat adunk a szerin- vagy treonin-maradékok hidroxil-oldalláncához a polipeptidekben a Golgi-készülékben. Az N-kapcsolt glikoproteinekkel ellentétben az O-kapcsolt glikoproteinek szintetizálása egyszeri egyetlen cukormaradék hozzáadásával történik. Számos O-kapcsolt glikoproteint választ ki a sejt, hogy az azt körülvevő extracelluláris mátrix részévé váljon.
Sem enzimatikus glikozilezés, sem glikáció nem jön létre glikoproteinek kémiai hozzáadásával cukrokat a polipeptidekhez. Mivel ez a fajta glikozilezés nem enzimatikus, a glikozilezést szabályozó tényezők egyszerűen az idő és a cukorkoncentráció. Az idősebb fehérjék jobban glikoziláltak, és a magasabb keringő glükózszinttel rendelkező embereknél magasabb az enzimatikus glikoziláció szintje. Ez az alapja a glikozilezett hemoglobin diagnosztikai vizsgálatának, amelyet a cukorbetegek hosszú távú vércukorszintjének figyelemmel kísérésére és fenntartására használnak.