GLICOPROTEINAS 2006

Glicoproteínas

USMP 2006

Glicoproteínas

• Los carbohidratos asociados a las membranas lo hacen exclusivamente en la forma de oligosacaridos covalentemente unidos a proteínas formando las GLICOPROTEINAS.

• Se unen menos extensamente a lípidos,de manera también covalente formando los glicolipidos.

Glicoproteínas

• Los azucares predominantemente encontrados en las Glicoproteínas son:– glucosa, – galactosa, – manosa, – fucosa, – GalNAc, – GlcNAc y – NANA.

Glicoproteínas

• La diferencia entre glicoproteínas y proteoglicanos reside en el nivel y tipo de modificación del carbohidrato.

Glicoproteínas

• Las modificaciones de los carbohidratos encontradas en las Glicoproteínas son raramente complejas:– Los carbohidratos están unidos al

componente proteico a través de un enlace O-glicosídico o N-glicosídico.

Glicoproteínas

• El enlace N-glicosídico es a través del grupo amino de la asparragina.

• El enlace O-glicosídico es a través del grupo hidroxilo de la serina, treonina o hidroxilisina.

Glicoproteínas

• El enlace de carbohidrato con hidroxilisina, es encontrado generalmente solo en los colágenos.

• El enlace de carbohidrato con 5 hidroxilisina es con el azúcar simple galactosa o el disacárido glucosil-galactosa.

• En las Glicoproteínas de ligadura tipo O, (serina- y treonina-) el carbohidrato directamente ligado a la proteína es GalNAc.

• En las Glicoproteínas N-ligadas este es el GlcNAc.

O-linkage to GalNAc N-linkage to GlcNAc

Enlace –O- a GalNAc Enlace –N- a GlcNAc

Glicoproteínas

• El carbohidrato predominantemente ligado en las Glicoproteínas de los mamíferos es vía el enlace N-glicosidico .

• El sitio de ligadura de los carbohidratos a las Glicoproteínas N-ligadas se encuentra dentro de una secuencia consensuada de AA, N-X-S(T), donde X es cualquier AA excepto prolina.

Glicoproteínas

• Cuando se hace un análisis de componentes proteicos se puede ver que aproximadamente 65% de todas las proteínas contienen al menos una ocurrencia del consenso: Asn-X-Ser/Thr . Todas las Glicoproteínas N ligadas contienen un core común de carbohidrato unido al polipéptido.

• Este core consiste en tres residuos de manosa y dos de GlcNAc.

Estructura deoligosacaridos delas 3 clasesmayores de glicoprot.Cuadros abiertos: GlcNAc; circulos abiertos: manosa; rombo abierto: galactosa; cuadros llenos: fucosa; triangulos llenos: ac. sialico las letras griegas a y b seguidas de numeros refieren el tipo de enlace.

Glicoproteínas

• La mayoría de las proteínas secretadas o unidas a la membrana plasmática, son modificadas por la unión con carbohidratos.

• La parte que es modificada de la membrana plasmática en su fragmento proteico es la porción extracelular.

• Las porciones intracelulares, son infrecuentemente modificadas por unión a carbohidratos.

Glicoproteínas

• Sin embargo, en los raros casos en que un carbohidrato se vincula con proteínas intracelulares, les confiere actividades funcionales únicas a estas.

Glicoproteínas

• La ligadura de carbohidratos y proteínas citosólicas y/o proteínas nucleares ocurren vía enlaces tipo O y comprometen la vinculación con GlcNAc a residuos de serina o treonina.

• Esta vinculación, es catalizada por la enzima GlcNAc transferasa,(OGT).

• Se ha visto que varios factores de trascripción y RNA polimerasa II son modificados por ligadura con O-GlcNAc.

Mecanismos de unión de carbohidratos y proteínas

Mecanismos de unión de carbohidratos y proteínas

• El componente proteico de todas las Glicoproteínas son sintetizados en los poli ribosomas que se encuentran unidos al retículo endoplasmático (ER). El procesamiento de los azucares, ocurre cotranslacionalmente en el lumen del ER y continua en el Ap. de Golgi para las Glicoproteínas de enlace tipo N.

• La vinculación de los azucares en las Glicoproteínas de enlace tipo O ocurre post-translacionalmente en el aparato de Golgi.

Mecanismos de unión de carbohidratos y proteínas

• Los azucares usados para la síntesis de Glicoproteínas (ambas: N y O ligadas) son activadas por acoplamiento con nucleótidos.

• Glucosa y GlcNAc son acopladas a UDP y manosa es acoplada a GDP.

Azucares O-ligadas: • La síntesis de las Glicoproteínas O ligadas

ocurre en una vía de un paso por adición del azúcar activada por un nucleótido directamente sobre el polipéptido. Los azucares activados por nucleótidos UDP, GDP (como con manosa) o CMP (NANA).

• La reacción con el azúcar es catalizada por una enzima especifica glicoprotein-glicosiltransferasa

• Hay evidencia de que cada tipo especifico de carbohidrato en las Glicoproteínas O-ligadas es el resultado de diferentes glicosiltransferasas.

Azucares N-ligadas:

• Tal como fue indicado antes,las modificaciones en las tres clases mayores de carbohidratos N ligados, son: alta manosa,híbridos y complejos. La mayor diferencia distintiva de la clase compleja es la presencia de Ac sialico y la ausencia de este en el tipo híbrido.

Estructura de oligosacaridos delas 3 clases mayores de glicoprot.Cuadros abiertos: GlcNAc; circulos abiertos: manosa; rombo abierto: galactosa; cuadros llenos: fucosa; triángulos llenos: ac. sialico las letras griegas a y b seguidas de números refieren el tipo de enlace.

Azucares N-ligadas:

• En contraste con la forma como se adicionan los grupos azúcar en las Glicoproteínas tipo O-ligadas, en las Glicoproteínas N-ligadas, la síntesis requiere un intermediario lipidico : el fosfato de dolicol.

• Dolicoles son poliprenoles (C80-C100) que contienen 17 a 21 unidades de isopreno, en el cual la unidad terminal es saturada.

Dolicoles

Entre corchetes negros se observa la unidad isopreno.El fosfato en el dolicol se une al fragmento que contiene al grupo hidroxilo.

Significación clínica de las glicoproteínas

• Las Glicoproteínas en la superficie celular son importantes para – la “comunicación” entre células – para mantener la estructura celular y – para el propio reconocimiento del sistema

inmune.

• La alteración de las Glicoproteínas de superficie, puede por lo tanto producir profundos efectos fisiológicos.

Structure of the ABO blood group carbohydrates,R representa la ligadura con las proteinas en las formas secretadas, cuadros abiertos = GlcNAc, rombos abiertos = galactosa, cuadros llenos = fucosa,rombos llenos = GalNAc, rombos llenos = sialico

acido (NANA)

Significación clínica de las glicoproteínas

• La anulación de las Glicoproteínas de la superficie de los hematíes, llevan a las células a aglutinarse, como en la anemia congénita diseritropoyetica tipo II. También conocida como HEMPAS (hereditary erythroblastic multinuclearity with positive acidified-serum test).

Significación clínica de las glicoproteínas

• Variados virus y bacterias y algunos parásitos se valen de la presencia de carbohidratos en las superficies celulares, principalmente aquellos asociados con proteínas “ Glicoproteínas” usándolas como “portales” de entrada al interior celular

Significación clínica de las glicoproteínas

• -Human immunodeficiency virus (HIV), the causative agent of AIDS, gains entry into cells of the immune system by attaching to a class of cellular receptors known as the chemokine receptors, most notably CXCR4 and CCR5.

• -Members of the poxvirus family of viruses gain entry into cells, most frequently migratory leukocytes, by attaching to chemokine receptors including CCR1, CCR5 and CXCR4

• -Rhinoviruses utilize attachment to ICAM-1 (intercellular adhesion molecule-1) to gain entry into cells.

• -The pathogenic human parvovirus, B19, attaches to the erythrocyte-specific cell-surface globoside identified as erythrocyte P antigen to infect erythrocytes

• The malarial parasite Plasmodium vivax, binds to the erythrocyte chemokine receptor known as the Duffy blood group antigen (also known as the erythrocyte receptor for interleukin-8) to infect erythrocytes.

Significación clínica de las glicoproteínas

• -Helicobacter pylori is the bacterium responsible for chronic active gastritis and gastric and duodenal ulcers; it is also the causative agent for one of the most common forms of cancer in humans, adenocarcinoma. This bacterium attaches to the Lewis blood group antigen on the surfaces of gastric mucous cells.

• -Rabies virus binds to cells through interactions with neural cell adhesion molecule (N-CAM).

• -Human herpesvirus 6 (HHV-6) infection occurs in virtually all persons within the first 2 years of life and persists the entire lifetime. In immunocompromised patients HHV-6 causes opportunistic infections and is the causative agent of exanthema subitum. HHV-6 has been linked to multiple sclerosis and to the progression of AIDS. The cellular receptor for HHV-6 is the cell-surface type-I glycoprotein, CD46

Enfermedades lisosomales por

almacenamiento • La degradación apropiada de las Glicoproteínas,

tiene relevancia clínica. Esta degradación ocurre dentro de los lisosomas y requiere hidrolasas lisosomales especificas, llamadas glicosidasas.

• Varios desordenes hereditarios que comprometen un almacenamiento anormal de productos de degradación de las Glicoproteínas han sido identificados en humanos.

Los proteoglicanos

• Son macromoléculas formadas por una Proteina central, a lo largo de la cual se asocian, por su extremo terminal, numerosas moléculas de glicosaminoglicanos sulfatados.

Los proteoglicanos

• Existe una enorme variedad de proteoglicanos, dependiendo del tipo y largo de la proteína central y del tipo, número y longitud de los glicosaminoglicanos asociados a ella.

Los proteoglicanos

• El proteoglicano decorina, que recubre la superficie de las fibrillas colágenas, contienen 1 molécula ya sea de condroitin o de derrmatansulfato, mientras que el proteoglicano aggregacan que es uno de los principales componentes de la matriz extracelular del cartílago presenta alrededor de 100 moléculas de condroitinsulfato y 30 moléculas de keratansulfato unidas a una proteína central de más de 3000 aminoácidos