גליקופרוטאינים

כמחצית מכל החלבונים נמצאים בגוף האדם גליקופרוטאינים. החומרים ממלאים תפקיד כמרכיבי תאים כמו גם כחומרים חיסוניים. הם נוצרים בעיקר כחלק מהמה שמכונה N-glycosylation ויכולים לגרום למחלות קשות אם הם לא מורכבים נכון.

מהם גליקופרוטאינים?

גליקופרוטאינים הם חלבונים עם שאריות הטרוגליקניות מסועפות. הם בדרך כלל בעלי עקביות צמיגה. המאקרומולקולות מכילות קבוצות סוכר כבולות קוולנטית.

הם מורכבים ממונוסכרידים כמו גלוקוז, פרוקטוז, מנוזה או סוכר אמינו-אצטילטי. זו הסיבה שהם מכונים גם אוליגוסכרידים כבלי חלבון. הקשר הקוויוולנטי יכול להתרחש באופנים שונים ומתכתב עם קשר לחומצות האמינו סרין או אספרגין. הקשר לסרין נקרא O- וזה לאספרגין N- גליקוזילציה. הגליקופרוטאינים המעורבים N-glycosylation משתנים בגודלם. הם תואמים מונוסכרידים, די- או אוליגוסכרידים ואפילו פוליסכרידים.

על פי חלקם במונוסכרידים, הם מחולקים לגלוקופרוטאינים בעלי מנוסה גבוהה, מורכבים והיברידיים. בקבוצה העשירה במנוז, שאריות מנוז שולטות בעיקר. בקבוצה המורכבת, סוכרים שולטים בעיקר. הקבוצה ההיברידית היא הכלאה. תכולת הפחמימות של גליקופרוטאינים היא בין אחוזים בודדים לריבונוקליזות ועד 85 אחוז לאנטיגנים בקבוצת הדם.

פונקציה, אפקט ומשימות

גליקופרוטאינים ממלאים תפקידים רבים באורגניזם האנושי. הם מרכיב מבני של קרומי התא והם מכונים גם חלבונים מבניים בהקשר זה. הם נמצאים גם בריר ומשמשים כחומרי סיכה בנוזלים.

כחלבוני ממברנה, הם תורמים לאינטראקציה בין התא. לחלק מהגליקופרוטאינים יש גם תפקודים הורמונליים, כמו גורם הגידול hCG. החומרים חשובים לא פחות מרכיבים אימונולוגיים בצורה של אימונוגלובולינים ואינטרפרונים. כל חלבוני הייצוא וחלבוני הממברנה של הגוף היו עדיין גליקופרוטאינים, לפחות במהלך הביוסינתזה. הם רלוונטיים במיוחד לתגובות ההכרה במערכת החיסון, מכיוון שהם מקיימים אינטראקציה עם תאי T אימונולוגיים וקולטני תאי T. חלבוני פלזמה שונים בודדו בפלסמת הדם האנושית, שרק לאלבומין ופריאלבומין אין שאריות סוכר.

שפע הגליקופרוטאינים מדהים. בסופו של דבר, כמעט כל החלבונים והאנזימים המסיסים מחוץ לתא מכילים שאריות סוכר. כהורמונים, לגליקופרוטאינים השפעה פליוטרופית ולכן הם מכריעים לפעילות מערכות איברים שונות. ההורמונים TSH, HCG ו- FSH הם למשל גליקופרוטאינים. כחלבוני ממברנה, הם מיוצגים בתפקיד הקולטנים כמו גם הובלות ומייצבים. יש להם השפעה מייצבת, במיוחד יחד עם גליקוליפידים. יחד עם חומרים אלה הם יוצרים את מה שמכונה גליקוקיקס, המייצב תאים ללא קיר תא.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

ההיווצרות הנפוצה ביותר של גליקופרוטאינים היא הקשר N-glycosidic או N-glycosylation לאספרגין. הסוכר נקשר את עצמו לקבוצות האמיד החומצות החנקניות. N-glycosylation מתרחש בתכנית הרשתית האנדופלמטית. N- גליקוזידים הנוצרים בכך הם קבוצת הגליקופרוטאינים הרלוונטית ביותר.

במניעת גליקוזילציה N, מבשר הסוכר מסתחרף את המולקולה הדוליצ'לית של המוביל, ללא תלות ברצף חומצות האמינו של חלבון המטרה. קבוצת OH בסוף המולקולה קשורה לדיפוספט. מבשר אוליגוסכרידי נוצר בשארית הפוספט הסופית של המולקולות. שבעת הסוכרים הראשונים מתכנסים בצד הציטוזולי. לפוספט הדוליצ'ול שני צמדים משולבים N-אצטיל-גלוקוזמינים וחמישה שאריות מנוזל. נוקליאוטידים בסוכר תוצרת מנוזה ו- UDP-N-אצטיל-גלוקוזאמין מופיעים כתורמים. המבשר מועבר דרך קרום ה- ER דרך חלבון הובלה.

המבשר מכוון אפוא לחלק הפנימי של תכנית הרשת האנדופלסמית, שבה מתווספים אליו ארבע שאריות מנוז. בנוסף מגדלים שאריות גלוקוז. מבשרו הארוך של 14 סוכר מועבר סוף סוף לחלבון. מסלול היווצרות נוסף לגליקופרוטאינים הוא הקשר O-glycosidic או O-glycosylation לסרין, המתרחש במנגנון הגולגי של התאים. הסוכר נקשר לקבוצת הידרוקסיל של הסרין. ערכי הגליקופרוטאין רלוונטיים במיוחד ביחס לחלבוני פלזמה, מכיוון שהם ממלאים תפקיד בספירת דם מלאה. רשימת כל הערכים הנורמליים של גליקופרוטאינים באופן פרטני בנקודה זו הייתה חורגת מההיקף.

מחלות והפרעות

יש מחלות גנטיות המשפיעות על גליקוזילציה. קבוצה אחת של מחלות כאלה היא CDG. הגליקופרוטאינים מראים ערכים לא תקינים. הנפגעים סובלים מהתפתחות איטית, המתייחסת לסוגיות פיזיות ונפשיות כאחד.

פזילה יכולה להיות סימפטום נוסף של ההפרעה הגנטית. בסך הכל בערך 250 גנים שונים מעורבים ביצירת גלוקופרוטאינים. במקרה של הפרעות גליקוזילציה מולדות, הפרעות בקשירת שרשראות צדדיות פחמימות לחלבונים נובעות מנטייה גנטית. בשינוי שלאחר התרגום, חלבונים מקבלים את הפונקציונליות המלאה שלהם. בתהליך זה, כאשר האנזימים או החלבונים הבונים שרשראות צדדיות פחמימות מורכבים בצורה לא תקינה, נוצר CDG. N- גליקוזילציה מושפעת לרוב מהפרעות. עד היום התגלו כ- 30 מומים באנזים המשפיעים על N- גליקוזילציה.

הפרעות O-glycosylation גנטיות הן מעט יותר נדירות. הם מתבטאים במחלות רב-מערכתיות עצביות כמו תסמונת ווקר-ורבורג. מכיוון שהגליקופרוטאינים מקבלים תפקידים כה רבים באורגניזם, התמונה הקלינית מאופיינת במגוון תסמינים. כל מערכות האיברים יכולות להיות מושפעות מהפרעות גליקוזילציה מולדות. הפרעות התפתחות פסיכומוטוריות הן התסמין העיקרי. חריגות נוירולוגיות נפוצות באותה מידה. גם הפרעות קרישה או הפרעות אנדוקריניות אינן נדירות.