Cirka halvdelen af alle proteiner er i den menneskelige krop glycoproteiner. Stofferne spiller en rolle som cellekomponenter såvel som immunstoffer. De er hovedsageligt dannet som en del af den såkaldte N-glycosylering og kan forårsage alvorlige sygdomme, hvis de ikke er samlet korrekt.
Hvad er glycoproteiner?
Glycoproteiner er proteiner med trælignende forgrenede heteroglycan-rester. De har normalt en tyktflydende konsistens. Makromolekylerne indeholder kovalent bundne sukkergrupper.
De består af monosaccharider, såsom glukose, fruktose, mannose eller acetyleret aminosukker. Derfor er de også kendt som proteinbundne oligosaccharider. Den kovalente binding kan finde sted på forskellige måder og svarer enten til en binding til aminosyrerne serin eller asparagin. Bindingen til serin kaldes O- og det til asparagin N-glycosylering. De glycoproteiner, der er involveret i N-glycosylering, varierer i størrelse. De svarer til monosaccharider, di- eller oligosaccharider og endda polysaccharider.
I henhold til deres andel monosaccharider er de opdelt i høj-mannose, komplekse og hybridglycoproteiner. I den mannose-rige gruppe dominerer mannoserester. I den komplekse gruppe dominerer saccharider. Hybridgruppen er en hybrid. Carbohydratindholdet i glycoproteiner er mellem nogle få procent for ribonukleaser og op til 85 procent for blodgruppeantigener.
Funktion, effekt og opgaver
Glycoproteiner udfører adskillige funktioner i den menneskelige organisme. De er en strukturel komponent i cellemembraner og benævnes også strukturelle proteiner i denne sammenhæng. De findes også i slim og bruges som smøremidler i væsker.
Som membranproteiner bidrager de til celleinteraktion. Nogle glycoproteiner har også hormonelle funktioner, såsom vækstfaktoren hCG. Stofferne er lige så vigtige som immunologiske komponenter i form af immunoglobuliner og interferoner. Alle eksportproteiner og membranproteiner i kroppen var stadig glycoproteiner, i det mindste under biosyntese. De er især relevante for genkendelsesreaktioner i immunsystemet, da de interagerer med immunologiske T-celler og T-cellereceptorer. Forskellige plasmaproteiner er blevet isoleret i humant blodplasma, hvoraf kun albumin og prealbumin ikke har nogen sukkerrester.
Mængden af glycoproteiner er forbløffende. I sidste ende indeholder næsten alle ekstracellulært opløselige proteiner og enzymer sukkerrester. Som hormoner har glycoproteiner en pleiotropisk effekt og er derfor afgørende for aktiviteten i forskellige organsystemer. Hormonerne TSH, HCG og FSH er for eksempel glycoproteiner. Som membranproteiner er de repræsenteret i rollen som receptorer såvel som transportører og stabilisatorer. De har en stabiliserende virkning, især sammen med glycolipider. Sammen med disse stoffer danner de den såkaldte glycocalyx, der stabiliserer celler uden en cellevæg.
Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier
Den mest almindelige dannelse af glycoproteiner er N-glycosidbindingen eller N-glycosylering til asparagin. Sukker binder sig til de nitrogenfrie syreamidgrupper. N-glycosylering finder sted i den endoplasmatiske retikulum. De således dannede N-glycosider er den mest relevante glycoprotein-gruppe.
Ved N-glycosylering snytetiseres sukkerforløbet på bærermolekylet dolichol, uafhængigt af aminosyresekvensen for målproteinet. OH-gruppen i slutningen af molekylet er forbundet med diphosphat. En oligosaccharidforløber dannes ved den terminale phosphatrest af molekylerne. De første syv af sukkeret samles på den cytosoliske side. To N-acetyl-glucosaminer og fem manoserester er bundet til dolicholphosphatet. Sukkernukleotiderne BNP-mannose og UDP-N-acetyl-glucosamin fremstår som donorer. Forløberen transporteres gennem ER-membranen via et transportprotein.
Forløberen er således orienteret mod indersiden af den endoplasmatiske retikulum, hvor fire mannoserester tilsættes. Derudover dyrkes glukoserester. Den 14 sukkerlange forløber overføres endelig til et protein. En anden dannelsesvej for glycoproteiner er den O-glycosidiske binding eller O-glycosylering til serin, der finder sted i cellerne Golgi-apparat. Sukkeret er bundet til en hydroxylgruppe af serinet. Glycoproteinværdier er især relevante i forhold til plasmaproteiner, da de spiller en rolle i et komplet blodantal. At liste alle normale værdier for glycoproteiner individuelt på dette tidspunkt ville overskride anvendelsesområdet.
Sygdomme og lidelser
Nogle genetiske sygdomme har indflydelse på glykosylering. En gruppe af sådanne sygdomme er CDG. Glycoproteinerne viser unormale værdier. De berørte lider af langsom udvikling, som vedrører både fysiske og mentale problemer.
Squint kan være et andet symptom på den genetiske lidelse. I alt omkring 250 forskellige gener er involveret i dannelsen af glocoproteiner. I tilfælde af medfødte glykosyleringsforstyrrelser skyldes forstyrrelser i tilknytningen af kulhydrat-sidekæder til proteiner en genetisk disposition. I den post-translationelle modifikation får proteiner deres fulde funktionalitet. I denne proces, når enzymer eller proteiner, der bygger kulhydrat-sidekæder, unormalt samles, dannes CDG. N-glycosylering påvirkes oftest af lidelser. Indtil videre er der opdaget ca. 30 enzymdefekter, der har indflydelse på N-glycosylering.
Genetiske O-glycosyleringsforstyrrelser er noget sjældnere. De manifesterer sig i neuromuskulære sygdomme i flere systemer, såsom Walker-Warburg syndrom. Da glycoproteiner påtager sig så mange funktioner i organismen, er det kliniske billede kendetegnet ved en række forskellige symptomer. Alle organsystemer kan påvirkes af medfødte glykosyleringsforstyrrelser. Psykomotoriske udviklingsforstyrrelser er det største symptom. Neurologiske abnormiteter er lige så almindelige. Koagulationsforstyrrelser eller endokrine lidelser er heller ikke ualmindelige.
