Glikoproteinler ve Türevleri Sunumu PDF

Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Sunum Sahibi Fotoğraf Dönem I Glikoproteinler ve Türevleri Prof. Dr. Gülgün Oktay  Glikoproteinler nasıl sentezlenir? Glikoproteinlerde hangi şekerler bulunur? Protein...

Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Sunum Sahibi Fotoğraf Dönem I Glikoproteinler ve Türevleri Prof. Dr. Gülgün Oktay  Glikoproteinler nasıl sentezlenir? Glikoproteinlerde hangi şekerler bulunur? Protein yapısına şekerler nasıl eklenir? Glikoproteinler nerelerde bulunur? Glikozilasyon, proteinin özelliklerini nasıl etkiler?  Glikoproteinler Polipeptid omurgalarına kovalent olarak bağlanmış oligosakkarit zincirleri (glikanlar) içeren proteinlerdir. Proteinler, ribozomlarda sentezlenir. Glikozilasyon (yani; enzimatik olarak şeker bağlanması) endoplazmik retikulum and Golgi aparatında gerçekleşir.  Bütün glikoproteinlerde polipeptid bileşen önce pürtüklü endoplazmik retikulumda membrana-bağlı ribozomlar üzerinde sentezlenir; karbohidrat yan zincirler endoplazmik retikulumdan Golgi aparatına geçiş sırasında eklenirler. Karbohidrat eklenmeleri – «spesifik glikozil transferazlar» Karbohidrat çıkarılmaları – «spesifik glikozidazlar»  Glikoproteinlerde hangi şekerler bulunur? Protein yapısına şekerler nasıl eklenir? Glikanların pek çoğu, burada görülenden daha çok şeker içerir. Diğerleri daha çok dallanmıştır. Bazı glikoproteinler ise çok fazla sayıda glikan içerir.  Protein ve karbohidrat rezidüleri birbirlerine kovalent olarak bağlanır N-glikozidik ve/veya O-glikozidik bağlanırlar N-glikozidik bağlanma ; asparagin O-glikozidik bağlanma ; serine, threonine, hydroxylysine, and hydroxyproline N-Linked Glikozilasyon N-Linked Glikozilasyon  N-Linked Glikozilasyon 14 şeker içeren (2GlcNAc / 9Man / 3Glc) ve dolikole bağlı olan glikan, ilk ve tek adımda, N-acetylglucosamine (GlcNAc) aracılığıyla protein dizisinin Asp rezidüsünün N- azot atomuna β1-glycosidic bağ ile bağlanır. Daha sonra bazı şekerler çıkarılır, bazı şekerler eklenir, bu sürece «glikan prosessing» adı verilir. İlk glikan aktarılması, ER membranından İntrasisternal alana doğru olur. Devam eden adımlar, ER ve GA nın alt-kompartmanlarında oluşır.  ozilasyon / GlcNAc-lasyon / Siyalilasyon / Fukozilasyon aracılığıyla k Mannozlu N-glikan / Hibrid N-glikan ya da kompleks N-glikan olmak üzere sente  N-Linked Glikozilasyon Asp-Linked glikokonjugatlar, 2GlcNAc ve 3Man çekirdek içerirler. Diğer monosakkaridler eklenir/çıkarılırlar. Karbohidrat yapılar kırpılır. Galaktozilasyon / GlcNAc-lasyon / Siyalilasyon / Fukozilasyon aracılığıyla Yüksek Mannozlu N-glikan Hibrid N-glikan ya da Kompleks N-glikan olmak üzere sentezlenirler. N-glikanlar intrasellüler / ekstrasellüler fonksiyonların regülasyonunda rol alırlar.  N-bağlı glikozilasyon ile hem membrana bağlı hem de dolaşımdaki glikoproteinler sentezlenir Yüksek-Mannoz içerikli glikanlar, önemli ilave bir yol içerir. Bu yol ile sentezlenen enzimler lizozomlara yönlendirilir. Spesifik mannoz kalıntıları, Glc-Nac- fosfotransferaz enzimi ile fosforillenir ve golgi membranında bulunan Mannoz-6-Fosfat reseptörlerine (yani Lektinlere) bağlanır ve enzimler lizozomlara yönlendirilir. I-hücre hastalığı bulunan kişilerin fibroblastlarında Glc-Nac-fosfotransferaz enzim aktivitesi yoktur. Bu nedenle lizozomal enzimlerin hemen tümü sentezlenemez ve lizozomlarda yıkılıma uğrayamamış bir çok farklı türde molekül birikir ve inklüzyon cisimcikleri oluşur. N-Linked Glikozilasyonun temel Özellikleri O-Linked Glikozilasyon  O-Linked Glikozilasyon Şeker rezidüsü, protein dizisinin Ser/Thr aminoasinin hidroksil grubunun oksijen atomuna bağlanır. N-glikozidik bağlanmanın genel özelliklerini göstermez. «Glikan prosessing» oluşmaz. Proteinlerdeki glikan sayısı farklıdır. Fakat pek çok glikoprotein, ortak disakkarid rezidüsü (galactosyl-β-(1→3)-N- acetylgalactosamine ) içerir.  O-Linked Glikozilasyon O-glikanlar, proteine bağlanan ilk şekere göre adlandırılırlar. Örneğin, musin-tip O-glikozilasyonda ilk bağlanan şeker N-acetylgalactosamine (GalNAc) dir * Bu nedenle müsin-tip glikanlar, GalNAc e bağlanan glikanlara göre  O-Linked Glikozilasyon Müsinler, epitel hücreler ile vücudun dış mukozal yüzeyleri arasında önemli bir arayüz oluşturur. Pro-Ser-Thr tekrarları içerir. O-glikozilasyon bölgeleri oluşturur. Bu bölgeler, jel-benzeri yapılar oluşturarak glikoproteinleri ve hücresel yüzeyleri, eksternal stresten, mikrobiyal enfeksiyonlardan ve immün sistemi kendini antijen olarak tanımasından korur.  O-Linked Glikozilasyon 1) O-linked fucose (Fuc) 2) O-linked Man Epidermal growth factor (EGF) Thrombospondin type I (TSR) Dystroglycan  O-Linked Glikozilasyon O-Linked glikozilasyon, membrana bağlı poliribozomlar üzerinde gerçekleşir. Membrana bağlı «glikoziltransferazlar», nükleotid şekerlerden basamak basamak şekerlerin aktarılmasını sağlar. **O-GlcNAc, sadece sitozol ve nukleusta «O-GlcNAc transferase» enzimi tarafından sentezlenen özel bir O- glycosylation türüdür. İnsandaki başlıca “glikozilasyon” türleri  Bir glikoproteinde bulunan N- glikozilasyon noktaları birkaç aminoasid aralıklı bulunur. Aksine, O-glikozilasyon noktaları ise hemen komşu aa veya çok yakın yerleşimli aa arasında bulunur. Örneğin; Glikoforin, human chorionic gonadotropin, ve antifreeze glycoprotein O-Linked glikozilasyonun temel özellikleri  Beta-N-glikozidik bağlanma (GlcNAc-Asn) Asp-Linked glikokonjugatlar, 2GlcNAc ve 3Man çekirdek içerirler Alfa-O-glikozidik bağlanma (GalNAc-Ser/Thr) Kan grubu maddeleri ve mukus sekresyonlarında Beta-O-glikozidik bağlanma (Gal-Hyl/Hyp) Kollajende Beta-O-glikozidik bağlanma (Xyl-Ser) Tiroglobulinde  Glikoproteinler nerelerde bulunur? Glikoproteinler özellikle hücre membranlarının yüzeylerinde, vücut sıvılarında (plazma gibi) ve bazı sekresyonlarda bulunur. Pek çok farklı yerde bulunur. Çözünür ve membrana-bağlı olarak bulunur.  Glikoproteinlerdeki karbohidrat oranları farklıdır: Kollajenler, – Deri doku kollajeni, % 0.5 – Kıkırdak kollajeni, %4 – Bazal membran kollajeni, % 10 dan fazla Glikoforin, insan eritrosit membran bileşeni, % 60 Çözünür kan grubu bileşenleri, % 85 Glikozilasyon, proteinin özelliklerini nasıl etkiler?  Vücutta bulunan Glikoproteinlerin Fonksiyonları-1 Fonksiyonlar Glikoproteinler Yapısal Kollajenler Kayganlaştırıcı ve Epitelyal müsinler, Sinovyal koruma sıvı gp. Transport Serüloplazmin Cu++/ Endokrin regülasyon Transferrin Fe++ Tirotropin, Koryonik Kataliz gonadotropin, Eritropoietin Proteazlar, Nükleazlar, Enfeksiyona karşı Glikozidazlar, Hidrolazlar İmmünglobülinler, savunma Kompleman prt.  Vücutta bulunan Glikoproteinlerin Fonksiyonları-2 Fonksiyonlar Glikoproteinler Membran reseptörleri Hormon reseptörleri (örn;insülin), İlaç res.(Asetilkolin, Kolera toksini) Antijenler Kan grubu maddeleri Hücre bağlanma- tanıma Hücre-hücre(örn.sperm-oosit), virüs- bölgesi hücre, bakteri-hücre, hormon-hücre etkileşimleri Spesifik karbohidratlar ile Selektinler, integrinler, etkileşim antikorlar,Fibronektin, Laminin, Belirli proteinlerin Kondronektini katlanmasını etkileme Kalneksin, kalretikülin Diğer Glikoforin (eritrosit membran bileşeni) İntrensek faktör (dy B12 abs)  a. İnsan İmmünglobulin G (IgG) yapı ve N- glikozilasyonu b. Gal-noksan IgG glikoformları , “pro-inflamatuar” c. Siyalillenmiş IgG glikoformları, “anti- inflamatuar” İnsan İmmünglobulin A (IgA) yapı ve glikozilasyonu  İnsan İmmünglobulin A (IgA) yapı ve glikozilasyonu a.IgA1, ağır zincirin menteşe bölümünde 2 O-glikan, CH2 bölümünde Asn263 ve kuyruk bölümünde Asn459 N-glikan içerir. b. Menteşe bölgesinde tekrarlayan oktapeptidde O-glikozilasyon c. Dolaşımdaki IgA1’in O-glikozillenmesi GalNAc ile olur. d. Asn263 N-glikozilasyon e. Kuyruktaki N-glikozillenme fukozil glikanları içerir.  Kanserde ST6Gal1 (β-galactoside α-2,6-sialyltransferase 1 ) ve anormal siyalilasyon  Konjenital Glikozilasyon bozukluklarının başlıca Özellikleri Glikoproteinlerin Biyosentezindeki Bozukluklara bağlı veya bozukluklarla ilgili bazı hastalıklar  SON SÖZ Glikozilasyon; fizyolojik ve patolojik hücresel fonksiyonlar için önemlidir. Konjenital glikozilasyon hastalıkları (CDG), hastalık fenotipi ile spesifik glikokonjugatların ilişkisinin temel mekanizmalarına ışık tutar. İmmün hücrelerdeki hücre yüzey molekülleri ve hücresel aktivasyon arasındaki etkileşimler, membrana-bağlı glikokonjugatların glikozilasyon motifleri ve onların şeker-spesifik reseptörlerine bağlanmaları ile regüle edilir. Kanserler sıklıkla glikokonjugatların türüne göre onkofetal fenotip gösterirler. Glikozilasyondaki değişiklikler; metastatik hücre davranışını değiştirir, apoptoz inhibisyonuna ve kemoterapiye direnç gelişmesine yol açar.  SON SÖZ Pek çok otoimmün hastalığın patogenezi, örn; immunoglobulin A (IgA) nefropatisi, sistemik lupus eritematozis(SLE) ve inflamatuvar barsak hastalığı (IBD), bir ya da daha çok glikoproteinlerin anormal glikozilasyonu ile ilgilidir. Diyabet; anormal O-linked N-acetylglucosamine-mediated signalling ile ve bazı proteinlerin artmış glikasyonu ile ilgilidir. İmmunoglobulin glikozilasyonu, antikorların efektör fonksiyonlarını kontrol eder, bu ise glikomühendisliğin terapötik uygulamaları için fırsatlar oluşturur.  Kaynaklar «Glycosylation in health and disease» Colin Reily1,5, Tyler J. Stewart2,3,4,5, Matthew B. Renfrow3* and Jan Novak 2* www.nature.com/nrneph 346 | JUNE 2019 | volume 15 Harper’ın Biyokimyası 2015 Bölüm 47