Що таке глікопротеїн?

Глікопротеїни - це молекули, що складаються з білкових і вуглеводних ланцюгів, які беруть участь у багатьох фізіологічних функціях, включаючи імунітет. Багато вірусів мають глікопротеїни, які допомагають їм проникати в клітини організму, але також можуть бути важливими терапевтичними або профілактичними цілями.

Кредит зображення: StudioMolekuul/Shutterstock.com

Що таке глікопротеїни?

Глікопротеїни - це білки, що містять глікани, приєднані до бічних ланцюгів амінокислот. Глікани - це олігосахаридні ланцюги; це сахаридні полімери, які можуть приєднуватися або до ліпідів (гліколіпіди), або до амінокислот (глікопротеїди). Як правило, ці зв'язки утворюються в процесі, який називається глікозилюванням.

Глікозилювання відбувається у більшості білків посттрансляційно, причому більшість білків, що синтезуються RER, зазнають глікозилювання. Існують різні форми глікозилювання, які приєднують специфічні глікани до білків та ліпідів.

Наприклад, N-глікозилювання (приєднання гліканів до азоту на бічному ланцюзі аміна аспарагіну) та O-глікозилювання (приєднання гліканів до кисню на серині та/або треоніні). До специфічних цукрів (гліканів), які можуть приєднуватися до білків або ліпідів у людини, належать β-D-глюкоза (Glc) та β-D-галактоза (Gal).

Глікопротеїни у здоров’ї та хворобах

Глікопротеїни неймовірно різноманітні і виконують багато функцій в організмі. Деякі надають структуру, наприклад колагени, інші беруть участь в імунітеті, напр. імуноглобуліни (такі як IgG). Муцини виділяються у слиз дихальних та травних шляхів, де специфічні муцини можуть утримувати воду, що дозволяє слизу служити ефективною мастилом.

Специфічні глікопротеїни (і гліколіпіди), присутні на поверхні еритроцитів, визначають тип групи крові. А-олігосахарид для групи А, В-олігосахарид для групи В, обидва олігосахариди групи А і В для групи АВ, і відсутність обох груп А і В для групи О (лише попередник Н-олігосахариду).

Наявність резус-фактора (антигену) визначає Rh + групи, тоді як відсутність резус-антигену призводить до резус-груп після визначення АВО.

Певні гормони - це глікопротеїни, включаючи фолікулостимулюючий гормон (ФСГ) - гормон гонадотропіну, який виконує кілька функцій у розвитку, зростанні, статевому дозріванні та розмноженні. Інші включають еритропоетин - цитокін, що виділяється нирками, що стимулює вироблення еритроцитів у кістковому мозку у високих рівнях у відповідь на гіпоксію (зазвичай низькі рівні).

Пов’язані історії

У багатьох вірусів є поверхневі глікопротеїни, які називаються доменними колонами; S (включаючи SARS-CoV-2; вірус, що викликає COVID-19. - обговорюється нижче), які дозволяють вірусам зв’язуватися зі своїми рецепторами-мішенями та потрапляти в клітини.

Зазвичай ці поверхневі глікопротеїни можуть також служити природними нейтралізуючими мішенями для антитіл, що виробляються організмом для боротьби з інфекцією та надання певного ступеня майбутнього імунітету.

Однак деякі віруси, включаючи ВІЛ, мають сильно глікозильовані S-домени з великою кількістю гліканів, які заважають зв'язуванню та розпізнаванню антитіл, роблячи віруси, такі як ВІЛ, більш ухиляються та важкими для повного лікування.

Глікопротеїни та COVID-19

β-коронавіруси - включаючи MERS-CoV (MERS), SARS-CoV (SARS) та SARS-CoV-2 (COVID19) - потрапляють у дихальний (та травний) епітелій через їх гликопротеїн (S). Віруси зв’язуються з рецептором АСЕ2 через свій S B (домен шипа B), який виглядає «коронкоподібним» і породжує назву «корона» -вірус.

Коронавіруси також потребують TMPRSS2 для праймеризації S B -глікопротеїну для проникнення в клітини через ендоцитоз.

Домен S B β-коронавірусів також є основним сайтом антитіл для нейтралізації вірусів. Отже, метою будь-якої успішної вакцинації проти COVID-19 є також націлювання на глікопротеїн S на поверхні SARS-CoV-2. Крім того, поліклональні сироватки (у мишей) можуть інгібувати проникнення SARS-CoV-2 в клітини, блокуючи домен S B.

Важливо зазначити, що на сьогоднішній день не існує успішних щеплень проти жодного коронавірусу людини, хоча значний прогрес досягнуто у розробці вакцин проти COVID-19 кількома групами в усьому світі.

ГРВІ розсіявся серед населення, а MERS обмежився Близьким Сходом, тому потреба у вакцинах не була головним пріоритетом. Однак, оскільки COVID-19 є глобальною пандемією (перша з 1918 року пандемія грипу), необхідність виробництва успішної вакцини є головним глобальним пріоритетом.

Як і у багатьох коронавірусів (що викликають застуду) та вірусів грипу (що викликають грип), поверхневі S-домени постійно змінюються (мутують), отже, чому щороку проводяться сезонні епідемії, незважаючи на наявність антитіл до попередніх штамів.

Хоча SARS-CoV-2 мутував у безліч різних варіантів, загалом вірусна структура S-домену залишається відносно стабільною, тому вакцина може бути більш перспективною. Звичайно, лише час покаже, чи будуть вакцини проти ГРВІ-CoV-2 успішними чи ні.

Підводячи підсумок, глікопротеїни - це молекули олігосахаридів (гліканів), пов’язані з бічними ланцюгами амінокислот білків, які виконують безліч фізіологічних функцій. Ці функції варіюються від структурної підтримки, такої як колагени, до визначення групи крові. Глікопротеїни також присутні на поверхнях вірусу, що забезпечує зв'язування з рецепторами організму.

SARS-CoV-2 (викликає COVID-19) має домен шипа (глікопротеїн), який зв'язується з рецепторами АПФ2 в легенях, і втручаючись у домен шипа може бути потенційною ціллю вакцини, а також іншими терапевтичними мішенями.

Кредит зображення: Андрій Водолажський/Shutterstock.com

Джерела:

Гауніц та ін., 2017. Останні досягнення в аналізі складних глікопротеїнів. Анальний хім. 89 (1): 389-413 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28105826/
Ruddock & Molinari, 2006. Обробка N-глікану в системі контролю якості ER. J Cell Sci. 119 (Pt21): 4373-80 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17074831/
Ou et al, 2020. Характеристика спайкового глікопротеїну SARS-CoV-2 при попаданні вірусу та його перехресна реакція імунітету з SARS-CoV. Nat Commun. 11: 1620. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32221306/
Стіни та ін., 2020. Будова, функція та антигенність глікопротеїну SARS-CoV-2 Spike. Осередок 181 (2): 281-292.e6 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7102599/
Nature.com, 2020. Випробування вакцин проти коронавірусу дали свої перші результати, але їхні обіцянки досі незрозумілі https://www.nature.com/articles/d41586-020-01092-3

Подальше читання

Осман Шабір

Осман - докторант з нейрології в Університеті Шеффілда, який вивчає вплив серцево-судинних захворювань та хвороби Альцгеймера на нервово-судинне зчеплення з використанням доклінічних моделей та нейровізуалізаційних методів.

Цитати

Будь ласка, використовуйте один із наступних форматів, щоб цитувати цю статтю у своєму есе, роботі чи доповіді:

Шабір, Осман. (2020, 15 червня). Що таке глікопротеїн ?. Новини-Медичні. Отримано 17 грудня 2020 року з https://www.news-medical.net/health/What-is-a-Glycoprotein.aspx.

Шабір, Осман. "Що таке глікопротеїн?". Новини-Медичні. 17 грудня 2020 року. .

Шабір, Осман. "Що таке глікопротеїн?". Новини-Медичні. https://www.news-medical.net/health/What-is-a-Glycoprotein.aspx. (доступ 17 грудня 2020 р.).

Шабір, Осман. 2020. Що таке глікопротеїн ?. News-Medical, переглянутий 17 грудня 2020 р., Https://www.news-medical.net/health/What-is-a-Glycoprotein.aspx.

News-Medical.Net надає цю медичну інформаційну послугу відповідно до цих умов. Зверніть увагу, що медична інформація, розміщена на цьому веб-сайті, призначена для підтримки, а не для заміщення стосунків між пацієнтом та лікарем/лікарем та медичної консультації, яку вони можуть надати.

News-Medical.net - Сайт AZoNetwork