گلیکوپروتئین چیست؟ + نقش حیاتی آنها در بدن
گلیکوپروتئین‌ها
گلیکوپروتئین‌ها دسته‌ای از پروتئین‌ها هستند که با مولکول‌های قندی (کربوهیدرات‌ها) پیوند برقرار کرده‌اند. این اتصال، ویژگی‌های منحصر به فردی به آنها می‌بخشد که در ساختار سلولی، ارتباطات بین سلولی، سیستم ایمنی و تولید مثل نقش مهمی ایفا می‌کنند.
نکات کلیدی در مورد گلیکوپروتئین‌ها:
- حضور کربوهیدرات‌ها باعث می‌شود گلیکوپروتئین‌ها آب‌دوست (هیدروفیلیک) باشند و نقش مهمی در حفظ ساختار سلول ایفا کنند.
- گلیکوپروتئین‌ها در ارتباطات سلولی، به ویژه ارتباط بین سلول‌ها و سیستم‌های مختلف بدن، نقش حیاتی دارند.
- گلیکوپروتئین‌ها با اتصال به مولکول‌های خاص، در عملکرد سیستم ایمنی و تولید مثل نقش کلیدی ایفا می‌کنند.
گلیکوپروتئین چیست؟
به زبان ساده، گلیکوپروتئین نوعی پروتئین است که یک زنجیره کربوهیدرات (الیگوساکارید یا گلیکان) به آن متصل شده است. این اتصال معمولاً در حین ترجمه پروتئین یا پس از آن (به عنوان اصلاح پس از ترجمه) طی فرآیندی به نام گلیکوزیلاسیون رخ می‌دهد.
حضور گروه‌های OH- در قندها، گلیکوپروتئین‌ها را نسبت به پروتئین‌های معمولی آب‌دوست‌تر می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که آنها بیشتر به آب جذب شوند و در چین خوردگی سه بعدی پروتئین نیز تاثیرگذار باشند.
ترکیبات کربوهیدراتی گلیکوپروتئین‌ها
مولکول کربوهیدرات متصل به گلیکوپروتئین معمولاً کوتاه، اغلب شاخه‌دار و می‌تواند شامل موارد زیر باشد:
- قندهای ساده (مانند گلوکز، گالاکتوز، مانوز، زایلوز)
- قندهای آمینه (قندهایی که دارای گروه آمینه هستند، مانند N-استیل گلوکزآمین یا N-استیل گالاکتوزآمین)
- قندهای اسیدی (قندهایی که دارای گروه کربوکسیل هستند، مانند اسید سیالیک یا N-استیل نورامینیک اسید)
انواع گلیکوپروتئین‌ها: اتصالات O-Linked و N-Linked و سایر اتصالات
گلیکوپروتئین‌ها بر اساس محل اتصال کربوهیدرات به اسید آمینه در پروتئین طبقه‌بندی می‌شوند.
- گلیکوپروتئین‌های O-Linked: در این نوع، کربوهیدرات به اتم اکسیژن (O) گروه هیدروکسیل (-OH) زنجیره جانبی (R) اسیدهای آمینه ترئونین یا سرین متصل می‌شود. همچنین، کربوهیدرات‌های O-Linked می‌توانند به هیدروکسی‌لیزین یا هیدروکسی‌پرولین نیز متصل شوند. این فرآیند O-گلیکوزیلاسیون نامیده می‌شود و در دستگاه گلژی انجام می‌گیرد.
- گلیکوپروتئین‌های N-Linked: در این نوع، کربوهیدرات به اتم نیتروژن (N) گروه آمینه (-NH2) زنجیره جانبی (R) اسید آمینه آسپاراژین متصل می‌شود. زنجیره جانبی (R) معمولاً گروه آمیدی آسپاراژین است. این فرآیند N-گلیکوزیلاسیون نامیده می‌شود. گلیکوپروتئین‌های N-Linked قند خود را از شبکه آندوپلاسمی دریافت کرده و سپس برای اصلاح به دستگاه گلژی منتقل می‌شوند.
در حالی که گلیکوپروتئین‌های O-Linked و N-Linked رایج‌ترین انواع هستند، اتصالات دیگری نیز امکان‌پذیرند:
- P-گلیکوزیلاسیون: در این نوع، قند به اتم فسفر فسفوسرین متصل می‌شود.
- C-گلیکوزیلاسیون: در این نوع، قند به اتم کربن یک اسید آمینه متصل می‌شود. به عنوان مثال، اتصال قند مانوز به کربن تریپتوفان.
- گلیپیاسیون: در این نوع، یک گلیکولیپید گلیکوفسفاتیدیلینوزیتول (GPI) به انتهای کربن پلی‌پپتید متصل می‌شود.
نقش‌ها و نمونه‌هایی از گلیکوپروتئین‌ها در بدن
گلیکوپروتئین‌ها در ساختار، تولید مثل، سیستم ایمنی، تنظیم هورمون‌ها و محافظت از سلول‌ها و ارگانیسم‌ها نقش دارند.
این مولکول‌ها در سطح غشای دولایه لیپیدی سلول‌ها یافت می‌شوند. خاصیت آب‌دوستی آنها به آنها اجازه می‌دهد تا در محیط آبی عملکرد داشته باشند و در شناسایی سلول‌ها توسط یکدیگر و اتصال به سایر مولکول‌ها نقش ایفا کنند. گلیکوپروتئین‌های سطح سلول همچنین برای اتصال متقابل سلول‌ها و پروتئین‌ها (مانند کلاژن) برای افزایش استحکام و پایداری بافت مهم هستند. در گیاهان، وجود گلیکوپروتئین‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا در برابر نیروی گرانش ایستاده باقی بمانند.
گلیکوپروتئین‌ها نه تنها برای ارتباط بین سلولی حیاتی هستند، بلکه به ارتباط بین سیستم‌های مختلف بدن نیز کمک می‌کنند. آنها در ماده خاکستری مغز یافت می‌شوند، جایی که با آکسون‌ها و سیناپتوزوم‌ها همکاری می‌کنند.
برخی هورمون‌ها ممکن است گلیکوپروتئین باشند. به عنوان مثال می‌توان به گنادوتروپین جفتی انسانی (HCG) و اریتروپویتین (EPO) اشاره کرد.
انعقاد خون به گلیکوپروتئین‌های پروترومبین، ترومبین و فیبرینوژن وابسته است.
نشانگرهای سلولی نیز می‌توانند گلیکوپروتئین باشند. گروه‌های خونی MN به دلیل وجود دو شکل چند شکلی از گلیکوپروتئین گلیکوفورین A ایجاد می‌شوند. این دو شکل تنها در دو باقیمانده اسید آمینه با هم تفاوت دارند، اما همین تفاوت برای ایجاد مشکل برای افرادی که عضوی از فردی با گروه خونی متفاوت دریافت می‌کنند کافی است. کمپلکس سازگاری بافتی اصلی (MHC) و آنتی‌ژن H گروه خونی ABO توسط پروتئین‌های گلیکوزیله متمایز می‌شوند.
گلیکوفورین A همچنین به این دلیل مهم است که محل اتصال پلاسمودیوم فالسیپاروم، یک انگل خونی انسانی، است.
گلیکوپروتئین‌ها برای تولید مثل مهم هستند زیرا اتصال سلول اسپرم به سطح تخمک را امکان‌پذیر می‌کنند.
موسین‌ها گلیکوپروتئین‌هایی هستند که در مخاط یافت می‌شوند. این مولکول‌ها از سطوح اپیتلیال حساس، از جمله مجاری تنفسی، ادراری، گوارشی و تولید مثل محافظت می‌کنند.
پاسخ ایمنی به گلیکوپروتئین‌ها وابسته است. کربوهیدرات آنتی‌بادی‌ها (که گلیکوپروتئین هستند) تعیین می‌کند که به کدام آنتی‌ژن خاص متصل شوند. سلول‌های B و T نیز دارای گلیکوپروتئین‌های سطحی هستند که به آنتی‌ژن‌ها متصل می‌شوند.
تفاوت گلیکوزیلاسیون و گلیکیشن
گلیکوپروتئین‌ها قند خود را از طریق یک فرآیند آنزیمی به دست می‌آورند که مولکولی را تشکیل می‌دهد که در غیر این صورت عملکردی نخواهد داشت. فرآیند دیگری به نام گلیکیشن، قندها را به طور کووالانسی به پروتئین‌ها و لیپیدها متصل می‌کند. گلیکیشن یک فرآیند آنزیمی نیست. اغلب، گلیکیشن عملکرد مولکول آسیب‌دیده را کاهش می‌دهد یا از بین می‌برد. گلیکیشن به طور طبیعی در طول پیری رخ می‌دهد و در بیماران دیابتی با سطح گلوکز بالا در خون تسریع می‌شود.
- زیست شناسی
- علم
