Glükoproteiinid

Ligikaudu pooled valkudest on inimese kehas Glükoproteiinid. Ained mängivad rolli nii raku komponentidena kui ka immuunsusena. Need moodustuvad peamiselt nn N-glükosüülimise osana ja valesti kokkupanduna võivad need põhjustada tõsiseid haigusi.

Mis on glükoproteiinid?

Glükoproteiinid on valgud, millel on puusarnased hargnenud heteroglükaani jäägid. Need on tavaliselt viskoosse konsistentsiga. Makromolekulid sisaldavad kovalentselt seotud suhkrupühmi.

Need koosnevad monosahhariididest nagu glükoos, fruktoos, mannoos või atsetüülitud aminosuhkur. Sellepärast tuntakse neid ka kui valkudega seotud oligosahhariide. Kovalentne side võib toimuda erineval viisil ja vastab kas sidemele aminohapetega seriin või asparagiin. Sidet seriiniga nimetatakse O- ja seda asparagiini N-glükosüülimiseks. N-glükosüülimisel osalevad glükoproteiinid on erineva suurusega. Need vastavad monosahhariididele, di- või oligosahhariididele ja isegi polüsahhariididele.

Vastavalt monosahhariidide osakaalule jagunevad nad suure mannoosi, kompleksi ja hübriidseteks glükoproteiinideks. Mannoosirikas rühmas on ülekaalus mannoosijäägid. Kompleksrühmas on ülekaalus sahhariidid. Hübriidrühm on hübriidrühm. Glükoproteiinide süsivesikute sisaldus on ribonukleaaside vahel mõne protsendi ja veregrupi antigeenide korral kuni 85 protsenti.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Glükoproteiinid täidavad inimorganismis arvukalt funktsioone. Need on rakumembraanide struktuurikomponent ja neid nimetatakse selles kontekstis ka struktuurvalkudeks. Neid leidub ka limas ja neid kasutatakse vedelikes määrdeainetena.

Membraanivalkudena aitavad nad kaasa rakkude interaktsioonile. Mõnel glükoproteiinil on ka hormonaalsed funktsioonid, näiteks kasvufaktor hCG. Ained on immunoglobuliinide ja interferoonide kujul sama olulised kui immunoloogilised komponendid. Kõik kehas olevad eksportvalgud ja membraanivalgud olid ikka veel glükoproteiinid, vähemalt biosünteesi ajal. Need on eriti olulised immuunsussüsteemi äratundmisreaktsioonide jaoks, kuna nad interakteeruvad immunoloogiliste T-rakkude ja T-raku retseptoritega. Inimese vereplasmast on eraldatud mitmesugused plasmavalgud, millest ainult albumiinil ja prealbumiinil puuduvad suhkrujäägid.

Glükoproteiinide arvukus on hämmastav. Lõppkokkuvõttes on peaaegu kõigil rakuväliselt lahustuvatel valkudel ja ensüümidel suhkrujäägid. Hormoonidena on glükoproteiinidel pleiotroopne toime ja seetõttu on need olulised erinevate elundisüsteemide aktiivsuses. Hormoonid TSH, HCG ja FSH on näiteks glükoproteiinid. Membraanivalkudena on nad esindatud nii retseptori kui ka transporteri ja stabilisaatori rollis. Neil on stabiliseeriv toime, eriti koos glükolipiididega. Koos nende ainetega moodustavad nad niinimetatud glükokalüksi, mis stabiliseerib rakke ilma rakuseinteta.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Glükoproteiinide moodustumise kõige tavalisem vorm on N-glükosiidside või N-glükosüülimine asparagiiniks. Suhkur seob ennast lämmastikuvabade happe amiidrühmadega. N-glükosüülimine toimub endoplasmaatilises retikulumis. Selliselt moodustatud N-glükosiidid on kõige olulisem glükoproteiinide rühm.

N-glükosüülimisel stimuleerib suhkru prekursor kandemolekuli dolikooli sõltumata sihtvalgu aminohappelisest järjestusest. OH-rühm molekuli lõpus on seotud difosfaadiga. Molekulide terminaalsesse fosfaadijääki moodustatakse oligosahhariidi prekursor. Esimesed seitse suhkrut koonduvad tsütosoolsele küljele. Dolikoolfosfaadi külge on kinnitatud kaks N-atsetüülglükoosamiini ja viis manoosijääki. Doonoriteks on suhkru nukleotiidid GDP-mannoos ja UDP-N-atsetüülglükoosamiin. Prekursor transporditakse läbi ER-membraani transpordivalgu kaudu.

Eelstaadium on seega orienteeritud endoplasmaatilise retikulumi siseküljele, kus sellele lisatakse neli mannoosijääki. Lisaks kasvatatakse glükoosijääke. 14 suhkru pikk prekursor kantakse lõpuks üle valgule. Veel üks glükoproteiinide moodustumise rada on O-glükosiidside või O-glükosüülimine seriiniks, mis toimub rakkude Golgi aparaadis. Suhkur on seotud seriini hüdroksüülrühmaga. Glükoproteiinide väärtused on eriti olulised plasmavalkude suhtes, kuna need mängivad rolli täielikus vereanalüüsis. Kõigi glükoproteiinide normaalväärtuste loetlemine praegusel hetkel ületaks reguleerimisala.

Haigused ja häired

Mõnel geneetilisel haigusel on mõju glükosüülimisele. Üks selliste haiguste rühm on CDG. Glükoproteiinide väärtus on ebanormaalne. Need kannatanud kannatavad aeglustunud arengu all, mis on seotud nii füüsiliste kui ka vaimsete probleemidega.

Squint võib olla geneetilise häire veel üks sümptom. Glokoproteiinide moodustamisse on kaasatud umbes 250 erinevat geeni. Kaasasündinud glükosüülimishäirete korral on süsivesikute külgahelate valkudega sidumise häired geneetilise dispositsiooni tõttu. Translatsioonijärgses modifikatsioonis saavad valgud kogu oma funktsionaalsuse. Selles protsessis, kui süsivesikute kõrvalahelaid loovad ensüümid või valgud on ebaharilikult kokku pandud, luuakse CDG. N-glükosüülimist mõjutavad kõige sagedamini häired. Praeguseks on avastatud umbes 30 ensüümi puudust, millel on mõju N-glükosüülimisele.

Geneetilised O-glükosüülimishäired on mõnevõrra harvemad. Need avalduvad neuromuskulaarsetes multi-süsteemsetes haigustes nagu Walker-Warburgi sündroom. Kuna glükoproteiinid täidavad organismis nii palju funktsioone, iseloomustavad kliinilist pilti mitmesugused sümptomid. Kaasasündinud glükosüülimishäired võivad mõjutada kõiki elundisüsteeme. Peamine sümptom on psühhomotoorsed arenguhäired. Sama tavalised on ka neuroloogilised kõrvalekalded. Hüübimishäired või endokriinsed häired pole samuti haruldased.