جليكوكونجوجيت

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في علم الأحياء الجزيئي والكيمياء الحيوية ، تُعدّ السكريات المقترنة فئة فرعية من الكربوهيدرات، حيث ترتبط السكريات بروابط تساهمية مع البروتينات والببتيدات والدهون . [ 1 ] تتشكل السكريات المقترنة في عمليات تُسمى الغلكزة . وتشارك هذه السكريات في التفاعل بين الخلايا ، بما في ذلك التعرف بين الخلايا ، وفي تفاعلات الخلية مع المادة خارج الخلوية ، وفي عمليات إزالة السموم.

على الرغم من أن الأنواع الجزيئية المهمة DNA و RNA و ATP و cAMP و cGMP و NADH و NADPH والإنزيم المساعد A تحتوي جميعها على جزء كربوهيدراتي، إلا أنها لا تعتبر عمومًا من المركبات السكرية.

توجد السكريات المرتبطة بالبروتينات ، كما في البروتينات السكرية والبروتيوغليكانات . وبشكل عام، توجد على السطح الخارجي للخلايا. وتُعد السكريات المرتبطة بروابط O و N شائعة جدًا في حقيقيات النوى، ولكنها قد توجد أيضًا، وإن كان ذلك أقل شيوعًا، في بدائيات النوى .

السكريات المرتبطة بـ N

ترتبط السكريات المرتبطة بالنيتروجين في الشبكة الإندوبلازمية بذرة النيتروجين (N) في السلسلة الجانبية للأسباراجين (Asn) في التسلسل . يتكون التسلسل من Asn-X-Ser أو Asn-X-Thr، حيث يمثل X أي حمض أميني باستثناء البرولين ، وقد يتكون السكري من N- أسيتيل جالاكتوزامين ، أو جالاكتوز ، أو حمض نيورامينيك ، أو N- أسيتيل جلوكوزامين ، أو فوكوز ، أو مانوز ، أو سكريات أحادية أخرى.

حَشد

في حقيقيات النوى ، تُشتق السكريات المرتبطة بالنيتروجين من وحدة أساسية مكونة من 14 سكرًا، يتم تجميعها في السيتوبلازم والشبكة الإندوبلازمية . في البداية، يرتبط جزيئان من N- أسيتيل جلوكوزامين بدوليكول أحادي الفوسفات، وهو ليبيد، على الجانب الخارجي لغشاء الشبكة الإندوبلازمية. ثم تُضاف خمس جزيئات من المانوز إلى هذا التركيب. عند هذه المرحلة، ينقلب الجزيء السكري الأساسي غير المكتمل عبر غشاء الشبكة الإندوبلازمية، ليصبح موجودًا داخل تجويف الشبكة . يستمر التجميع داخل الشبكة الإندوبلازمية، بإضافة أربع جزيئات مانوز أخرى. أخيرًا، تُضاف ثلاث جزيئات من الجلوكوز إلى هذا التركيب. بعد اكتمال التجميع، ينقل إنزيم ناقل السكريات قليلة الوحدات الغليكوزيلية الغليكان كوحدة واحدة إلى سلسلة ببتيدية ناشئة، داخل تجويف الشبكة. وبالتالي، يتكون هذا الهيكل الأساسي للسكريات المرتبطة بالنيتروجين من 14 بقايا (3 جلوكوز، 9 مانوز، و2 N- أسيتيل جلوكوزامين). [ 2 ]

المعالجة والتعديل والتنوع

بمجرد انتقالها إلى سلسلة الببتيد المتكونة حديثًا، تخضع السكريات المرتبطة بالنيتروجين ، بشكل عام، لتفاعلات معالجة مكثفة، حيث تُزال بقايا الجلوكوز الثلاثة، بالإضافة إلى العديد من بقايا المانوز، وذلك بحسب نوع السكر المرتبط بالنيتروجين . وتعتمد إزالة بقايا الجلوكوز على طي البروتين بشكل صحيح. تحدث تفاعلات المعالجة هذه في جهاز جولجي . قد تتضمن تفاعلات التعديل إضافة مجموعة فوسفات أو أسيتيل إلى السكريات، أو إضافة سكريات جديدة، مثل حمض النيورامينيك . لا تتبع معالجة وتعديل السكريات المرتبطة بالنيتروجين داخل جهاز جولجي مسارًا خطيًا. ونتيجة لذلك، توجد العديد من الاختلافات في بنية السكريات المرتبطة بالنيتروجين ، وذلك بحسب نشاط الإنزيمات في جهاز جولجي.

الوظائف

تُعدّ السكريات المرتبطة بالنيتروجين (N -linked glycans) بالغة الأهمية في عملية طي البروتينات بشكل صحيح في الخلايا حقيقية النواة. ترتبط بروتينات الشابرون الموجودة في الشبكة الإندوبلازمية، مثل الكالنيكسين والكالريتيكولين ، بثلاثة جزيئات جلوكوز موجودة على السكريات الأساسية المرتبطة بالنيتروجين . تُساعد هذه البروتينات الشابرونية في طي البروتين المرتبط بالسكريات. بعد اكتمال عملية الطي، تُزال جزيئات الجلوكوز الثلاثة، وتنتقل السكريات إلى تفاعلات معالجة أخرى. إذا لم يكتمل طي البروتين بشكل صحيح، تُعاد جزيئات الجلوكوز الثلاثة، مما يسمح للبروتين بالارتباط مجددًا بالشابرونات. قد تتكرر هذه الدورة عدة مرات حتى يصل البروتين إلى بنيته الصحيحة. إذا فشل البروتين مرارًا وتكرارًا في الطي بشكل صحيح، يُطرح من الشبكة الإندوبلازمية ويُحلل بواسطة البروتيازات السيتوبلازمية.

تساهم السكريات المرتبطة بالنيتروجين أيضًا في طي البروتين من خلال التأثيرات الفراغية. على سبيل المثال، قد تُحجب بقايا السيستين في الببتيد مؤقتًا عن تكوين روابط ثنائية الكبريتيد مع بقايا سيستين أخرى، نظرًا لحجم السكريات المجاورة. لذلك، يسمح وجود السكريات المرتبطة بالنيتروجين للخلية بالتحكم في أي من بقايا السيستين ستُكوّن روابط ثنائية الكبريتيد.

تلعب السكريات المرتبطة بالنيتروجين دورًا هامًا في التفاعلات بين الخلايا. فعلى سبيل المثال، تُنتج الخلايا السرطانية سكريات غير طبيعية مرتبطة بالنيتروجين ، ويتعرف عليها مستقبل CD337 الموجود على الخلايا القاتلة الطبيعية كدليل على أن الخلية المعنية سرطانية.

في الجهاز المناعي، تُساهم السكريات المرتبطة بالنيتروجين على سطح الخلية المناعية في تحديد نمط هجرة الخلية، فعلى سبيل المثال، تتميز الخلايا المناعية التي تهاجر إلى الجلد بتركيبات سكرية محددة تُسهّل وصولها إلى ذلك الموقع. [ 3 ] تُضفي أنماط التركيب السكري على مختلف أنواع الغلوبولينات المناعية، بما في ذلك IgE وIgM وIgD وIgA وIgG، وظائف فعالة فريدة من خلال تغيير انجذابها لمستقبلات Fc وغيرها من المستقبلات المناعية. [ 3 ] قد تُشارك السكريات أيضًا في التمييز بين "الذات" و"غير الذات"، وهو ما قد يكون ذا صلة بالفيزيولوجيا المرضية للعديد من أمراض المناعة الذاتية ؛ [ 3 ] بما في ذلك التهاب المفاصل الروماتويدي [ 4 ] وداء السكري من النوع الأول. [ 5 ]

يتم استهداف الإنزيمات الليزوزومية المحللة أيضًا بواسطة السكريات المرتبطة بالنيتروجين . يُعد تعديل السكريات المرتبطة بالنيتروجين ببقايا مانوز-6-فوسفات بمثابة إشارة لنقل البروتين المرتبط بهذه السكريات إلى الليزوزوم. يتم التعرف على هذه الإنزيمات الليزوزومية ونقلها بواسطة بروتينين: CI-MPR (مستقبل مانوز-6-فوسفات غير المعتمد على الكاتيونات ) وCD-MPR (مستقبل مانوز-6-فوسفات المعتمد على الكاتيونات).

السكريات المرتبطة بـ O

في حقيقيات النوى، تتجمع السكريات المرتبطة بالأكسجين (O -linked glycans) سكرًا واحدًا في كل مرة على بقايا السيرين أو الثريونين في سلسلة ببتيدية داخل جهاز جولجي. على عكس السكريات المرتبطة بالنيتروجين (N -linked glycans)، لا يوجد تسلسل توافقي معروف حتى الآن. مع ذلك، يُعدّ وجود بقايا البرولين عند الموضع -1 أو +3 بالنسبة للسيرين أو الثريونين مناسبًا لعملية الغلكزة المرتبطة بالأكسجين. أول سكر أحادي يرتبط في عملية تخليق السكريات المرتبطة بالأكسجين هو N-أسيتيل-جالاكتوزامين. بعد ذلك، تتعدد المسارات الممكنة. تتكون بنية النواة 1 بإضافة الجالاكتوز. تتكون بنية النواة 2 بإضافة N-أسيتيل-جلوكوزامين إلى N-أسيتيل-جالاكتوزامين في بنية النواة 1. تتكون بنية النواة 3 بإضافة N-أسيتيل-جلوكوزامين واحد إلى N-أسيتيل-جالاكتوزامين الأصلي. تُنتج البنى الأساسية 4 بإضافة جزيء ثانٍ من N-أسيتيل-غلوكوزامين إلى البنية الأساسية 3. توجد بنى أساسية أخرى ممكنة، وإن كانت أقل شيوعًا.

الصور:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20721/figure/A561/  : الجيل الأول والثاني من النواة. المربع الأبيض = N-أسيتيل-جالاكتوزامين؛ الدائرة السوداء = جالاكتوز؛ المربع الأسود = N-أسيتيل-جلوكوزامين. ملاحظة: يوجد خطأ في هذا الرسم التوضيحي. يجب أن يكون المربع السفلي أبيض اللون في كل صورة، وليس أسود.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20721/figure/A562/  : الجيل الثالث والجيل الرابع من المعالجات.

من السمات البنيوية الشائعة في السكريات المرتبطة بالأكسجين إضافة وحدات بوليلاكتوزامين إلى البنى الأساسية المختلفة. تتشكل هذه البنى من خلال الإضافة المتكررة لوحدات الجالاكتوز وN-أسيتيل جلوكوزامين. غالبًا ما تُغطى سلاسل بوليلاكتوزامين على السكريات المرتبطة بالأكسجين بإضافة بقايا حمض السياليك (المشابهة لحمض النيورامينيك). وإذا أُضيفت بقايا الفوكوز أيضًا، إلى البقايا قبل الأخيرة، تتشكل بنية سياليل-لويس X (SLex).

الوظائف

يُعد سياليل لويس إكس مهمًا في تحديد مستضدات الدم ABO .

يُعدّ SLex مهمًا أيضًا للاستجابة المناعية السليمة. يمكن تحفيز إطلاق P- selectin من أجسام Weibel-Palade الموجودة على الخلايا البطانية للأوعية الدموية بواسطة عدد من العوامل. أحد هذه العوامل هو استجابة الخلية البطانية لجزيئات بكتيرية معينة، مثل الببتيدوغليكان . يرتبط P-selectin ببنية SLex الموجودة على العدلات في مجرى الدم ، ويساعد في تسهيل ارتشاح هذه الخلايا إلى الأنسجة المحيطة أثناء العدوى.

تبين أن السكريات المرتبطة بالأكسجين ، وخاصة الميوسين ، تلعب دورًا هامًا في تكوين البكتيريا المعوية الطبيعية. ترتبط بعض سلالات البكتيريا المعوية بالميوسين بشكل خاص، مما يسمح لها باستعمار الأمعاء.

من أمثلة البروتينات السكرية المرتبطة بـ O ما يلي:

جليكوزامينوجليكانات

نوع آخر من السكريات الخلوية هو الغليكوزامينوغليكان (GAGs). يتكون هذا النوع من سكريات أمينية ثنائية مرتبطة بشكل متناوب بأحماض اليورونيك ، ويشمل بوليمرات مثل الهيبارين ، وكبريتات الهيباران ، والكوندرويتين ، والكيراتان ، والديرماتان . توجد بعض أنواع الغليكوزامينوغليكان، مثل كبريتات الهيباران، مرتبطة بسطح الخلية، حيث ترتبط عبر رابط رباعي السكريات بواسطة بقايا الزيلوز ببروتين (مكونةً بروتينًا سكريًا أو بروتيوغليكان ).

مراجع

  1. ↑ مركبات الجليكوكونجوجات في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) بالمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
  2. ↑ الصورة: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20720/figure/A469/ المربعات الداكنة هي N- أسيتيل جلوكوزامين؛ الدوائر الفاتحة هي مانوز؛ المثلثات الداكنة هي جلوكوز.
  3. 1 2 3 مافيراكيس إي، كيم ك، شيمودا م، غيرشوين م، باتيل ف، ويلكن ر، رايشودري س، روهاك إل آر، ليبريلا سي بي (2015). "السكريات في الجهاز المناعي ونظرية السكريات المتغيرة في المناعة الذاتية" . مجلة المناعة الذاتية . 57 (6): 1-13 . doi : 10.1016 / j.jaut.2014.12.002 . PMC 4340844. PMID 25578468 .  
  4. ↑ ناكاغاوا، س؛ هاتو، م؛ تاكيغاوا، ي؛ ديغوتشي، ك؛ إيتو، هـ؛ تاكاهاتا، م؛ إيواساكي، ن؛ مينامي، أ؛ نيشيمورا، س.إ. (2007). "الكشف عن تغيرات في أنماط N-غليكان في مصل الدم الكامل لمرضى التهاب المفاصل الروماتويدي". مجلة الكروماتوغرافيا ب . 853 ( 1-2 ): 133-137 . doi : 10.1016/j.jchromb.2007.03.003 . hdl : 2115/28276 . PMID 17392038 . 
  5. ^ برمنجهام، مل. كولومبو، م؛ ماكجورناغان، إس جيه؛ بلاكبورن، لوس أنجلوس؛ فوكوفيتش، ف. بوتشيتش باكوفيتش، م؛ تربوييفيتش-أكماتشيتش، أنا؛ لوك، جي؛ أجاكوف ، ف. أغاكوفا، AS؛ هايوارد، C. كلاريتش، إل. بالمر، CNA؛ بيتري، جي آر؛ تشالمرز، J؛ كولير، أ؛ جرين، ف؛ ليندساي، RS؛ ماكروري، س؛ ماكنايت، JA؛ باتريك، AW. ثيكيبات، س؛ جورنيك، يا؛ ماكيج، رئيس الوزراء؛ كولهون، جلالة الملك (2018). "ملف N-Glycan وأمراض الكلى في مرض السكري من النوع الأول" . رعاية مرض السكري . 41 (1): 79– 87. doi : 10.2337/dc17-1042 . hdl : 20.500.11820/413dce5a-e852-4787-aac9-62c2c6d4389f . PMID 29146600 .