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, ואם הם מורכבים בצורה לא נכונה, הם עלולים לגרום למחלות קשות.

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 במנוסה, שאריות של מנוזה 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. אך הם כלולים 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 בגוף 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 אלבומין ופריאלבומין אין שאריות סוכר.

שפע הגליקופרוטאינים מדהים. בסופו של דבר, כמעט לכל החלבונים והאנזימים המסיסים מחוץ לתאים יש שאריות סוכר. כהורמונים, לגליקופרוטאינים השפעה פליוטרופית ולכן הם מכריעים לפעילותן של מערכות איברים שונות. ההורמונים TSH, HCG ו- FSH הם למשל גליקופרוטאינים. כחלבוני ממברנה, הם מיוצגים בתפקיד הקולטן כמו גם טרנספורטר ומייצב. יש להם השפעה מייצבת, במיוחד יחד עם גליקוליפידים. יחד עם חומרים אלו הם יוצרים את מה שמכונה גליקוקיקס, המייצב תאים ללא קירות תאים.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

הצורה הנפוצה ביותר להיווצרות גליקופרוטאין היא הקשר N-glycosidic או N-glycosylation לאספרגין. הסוכר נקשר עצמו לקבוצות האמיד החומצות ללא חנקן. N-glycosylation מתרחש בתכנית הרשתית האנדופלמטית. N- גליקוזידים הנוצרים בכך הם קבוצת הגליקופרוטאינים הרלוונטית ביותר.

ב glycosylation N-, מבשר הסוכר מסתחרר 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 תוצר מנוזה ו- UDP-N-אצטיל-גלוקוזאמין מופיעים כתורמים. המבשר מועבר דרך קרום ה- ER דרך חלבון הובלה.

המשמעות היא שהשלב המקדים מכוון לכיוון החלק הפנימי של תכנית הרשת האנדופלסמית, בה מתווספים אליו ארבעה שאריות מנוז. בנוסף מגדלים שאריות גלוקוז. מבשר 14 הסוכר הארוך 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 הגליקופרוטאינים 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 גופניות 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 בהתקשרות של שרשראות צדדיות פחמימות לחלבונים נובעות מנטייה גנטית. בשינוי שלאחר התרגום, חלבונים מקבלים את הפונקציונליות המלאה שלהם. בתהליך זה, כאשר אנזימים או חלבונים הבונים שרשראות צדדיות פחמימות מורכבים בצורה לא תקינה, נוצר CDG. N- גליקוזילציה מושפעת לרוב מהפרעות. עד כה התגלו כ- 30 מומים באנזים המשפיעים על N- גליקוזילציה.

הפרעות ג-גליקוזילציה 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.