Δήμητρα Σπανού, Χημικός, καθηγήτρια Β/θμιας Εκπαίδευσης με οργανική θέση στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης
υπό κατασκευή
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
ΑΠΛΕΣ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΠΡΩΤΕΊΝΕΣ
Διακρίνουμε τις πρωτεϊνες στις απλές όταν αποτελούνται μόνο από μια σειρά αμινοξέων και στις σύνθετες πρωτεϊνες.
Οι απλές πρωτεϊνες διακρίνονται σε αλβουμίνες, σφαιρίνες, πρωταμίνες, ιστόνες, προλαμίνες, γλουτλίνες πρωτεϊνοειδή
Οι σύνθετες πρωτεϊνες είναι σφαιρικές πρωτεϊνες* που έχουν συνδεδεμένο και ένα μη πρωτεϊνικό τμήμα το οποίο αποτελεί την προσθετική τους ομάδα.
Ανάλογα με το μη πρωτεϊνικό μέρος που συνδέεται με την πρωτεϊνη, οι σύνθετες πρωτεϊνες διακρίνονται σε:
Χρωμοπρωτεϊνες , Γλυκοπρωτεϊνες , Νουκλεοπρωτεϊνες , Λιποπρωτεϊνες , Φωσφοπρωτεϊνες, Μεταλλοπρωτεϊνες
ΟΙ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ
Οι σύνθετες πρωτεϊνες είναι σφαιρικές πρωτεϊνες* που έχουν συνδεδεμένο και ένα μη πρωτεϊνικό τμήμα το οποίο αποτελεί την προσθετική τους ομάδα.
Ανάλογα με το μη πρωτεϊνικό μέρος που συνδέεται με την πρωτεϊνη, οι σύνθετες πρωτεϊνες διακρίνονται σε:
Χρωμοπρωτεϊνες όταν το μη πρωτείνικό τμήμα είναι μια έγχρωμη ομάδα, Γλυκοπρωτεϊνες όταν το μη πρωτείνικό τμήμα είναι υδατάνθρακες, Νουκλεοπρωτεϊνες όταν το μη πρωτείνικό τμήμα είναι νουκλεϊκά οξέα, Λιποπρωτεϊνες όταν το μη πρωτείνικό τμήμα είναι λιπίδια, Φωσφοπρωτεϊνες όταν το μη πρωτείνικό τμήμα είναι ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος, Μεταλλοπρωτεϊνες όταν το μη πρωτείνικό τμήμα είναι σύνθετο δεσμευμένο μέταλλο
ΟΙ ΓΛΥΚΟΠΡΩΤΕΪΝΕΣ
Είναι σύνθετες πρωτεϊνες δύο συστατικών. Το ένα από αυτά είναι μια πρωτεϊνη (το μεγαλύτερο μέρος) και το άλλο που είναι συνδεδεμένο είναι με μία ή περισσότερες ομάδες ετεροολιγοσακχαριτών.
Αποτελούν σημαντικό δομικό συστατικό κυτταρικών μεμβρανών των ζώων και των φυτών οπου συνήθως παίζουν ρόλο στις αλληλοεπιδράσεις μεταξύ κυττάρων. (Οι κυτταροσολικές πωτεϊνες σπάνια γλυκοζυλιώνονται) και μπορεί να είναι υδροδιαλυτές (βλεννοπρωτεϊνες) ή όχι (κολλαγόνο) ή σε ορισμένα πεπτίδια υδρόφιλες και σε άλλα υδρόφοβες (γλυκοπρωτϊνες μεμβράνης)
Γλυκοπρωτεϊνες επίσης είναι οι περισσότερες ορμόνες,
ενώ στα ερυθρά αιμοσφαίρια τέτοιες, ειδικά γλυκοζιωμένες, καθορίζουν την ομάδα αίματος
Γλυκοπρωτεϊνες είναι επίσης τα αντισώματα, οι ιντερφερόνες, οι πρωτεϊνες του πλάσματος του αίματος, οι πρωτεϊνες του γάλατος, των υποδοχέων κ.α. αλλά είσης αποτελούν πρωτεϊνες μεταφοράς.
Σχετίζονται όμως και με την εμφάνιση ασθενειών όπως μόλυνση, όγκος, καρδιαγγειακή νόσος, νεφρική νόσος, διαβήτης κ.α.
Οι γλυκοζυλιώσεις πρωτεϊνών γίνονται ενδοκυτταρικά και εντοπίζονται στο ενδοπλασματικό δίκτυο και στο σύμπλεγμα Golgi και εμπλέκεται ένας μεγάλος αριθμός ενζύμων όπως τρανφεράσες υδρολάσες κ.α.
Τρόποι σύνδεσης σακχάρων με πρωτεϊνες (γλυκοζυλιώσεις)
Ο αριθμός των αλυσίδων των πολυσακχαριτών που συνδέονται με μια πρωτεϊνη μπορεί να είναι από 1-30 και ο αριθμός των υπολλειμάτων μονοσακχαριτών σε κάθε πολυσακχαρίτη είναι 2-3.
Τα σάκχαρα συνδέονται με τις πρωτεϊνες με διάφορους τρόπους: Ν-γλυκοπρωτεϊνες, Ο-γλυκοπρωτεϊνες, Ρ-γλυκοπρωτεϊνες κ.α.
Ν γλυκοπρωτεϊνες
Ν γλυκοπρωτεϊνες βρίσκονται δεσμευμένες με την κυτταρική μεμβράνη αλλά και ελεύθερες στο αίμα.
Ν γλυκοζυλίωση γίνεται συνήθως σε πρωτεϊνες σφαιρίνες
Συνδέονται με το άζωτο στην αμιδική πλευρά της ασπαριγίνης, (εικόνα) ( Ν γλυκοζυλίωση) .
Υπάρχει σε όλες ένας κοινός πυρήνας πεντασακχαρίτη σύνθετης δομής, από μαννόζη και λακτοζαμίνης που συνδέεται με υπόλλειμα ασπαριγίνης (καρβαμιδικό οξύ) στο Ν ([Man]3 [GlcNAc])2
Ο Ν γλυκοζιτικός εσμός διασπάται εύκολα σε όξινο περιβάλλον
Μια μελέτη Ν γλυκοπρωτεϊνών έδειξε ότι στην συγκεκριμένη πρωτείνη, η παρουσία ενός ελείμματος υδροξυαμινοξέoς- θρεονίνης ή σερίνης, χρησιμεύει ως σήμα για ένα συγκεκριμένο ένζυμο, που αναγνωρίζει την αμιδική ομάδα της και γλυκοζυλιώνει την ασπαριγίνη της πρωτεϊνης αυτής. Βέβαια εάν στην περιοχή αυτή υπάρχει αναδίπλωση η γλυκοζυλίωση εμποδίζεται. Η διαφορά αναδίπωσης ή μη στην περιοχή ανάγεται σε ιn vivo και in vitro παρατηρήσεις. (στην πρωτεϊνη ωολευκοματίνη in vivo δεν γίνεται γλυκοζυλίωση)
Η Ν γλυκοζυλίωση είναι χαρακτηριστική των εκκριτικών πρωτείνών που μπαίνουν στο ενδοπλασματικό δίκτυο.
Το αντιβιωτικό τουνικαμικίνη εμποδίζει τη Ν γλυκοζυλίωση των πρωτεϊνών
Το ένζυμο γλυκοπεπτιδάση F διασπά εκλεκτικά τους ολιγοσακχαρίτες από τις Ν γλυκοπρωτεϊνες
Η βιοσύνθεση των Ν- γλυκοπρωτεϊνών γίνεται εύκολα στο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο του κυττάρου.
Ο-γλυκοπρωτεϊνες
Συνδέονται με οξυγόνο συνήθως της σερίνης ή θρεονίνης ή και τυροσίνης ( Ο γλυκοζυλίωση).
Συμβαίνει συνήθως σε πρωτείνες βλεννίνες (π.χ. βλεννίνες σάλιου)
Ο υδατάνθρακας συνδέεται με Ο-γλυκοζιτικό δεσμό με την οξυομάδα ενός υπολείμματος σερίνης ή θρεονίνης (υδροξυαμινοξέα)
(σερίνη)
Ο Ο-γλυκοζιτικός δεσμός διασπάται σε αλκαλικό περιβάλλον και ο υδατάνθρακας διασπάται και διαχωρίζεται από την πρωτεϊνη μαζύ με το υδρογόνο της σερίνης
Η βιοσύνθεση των Ο γλυκοπρωτείνών φαίνεται γίνεται σε δύο στάδια. Αρχικά σχηματίζεται η πρωτεϊνη και γλυκοζυλιώνεται σε επόμενο στάδιο.
Αν και τα αρχικά στάδια σύνθεσης των Ο και Ν γλυκοπρωτεϊνών διαφέρουν μεταξύ τους, ορισμένες γλυκοπρωτεϊνες παρουσιάζουν ταυτόχρονα Ν και Ο δεσμούς γλυκοσακχαριτών
Ρ -Γλυκορωτεϊνες και C-γλυκοπρωτεϊνες
Οι φωσφοπρωτεϊνες είναι πρωτεϊνες που συνδέονται με την φωσφορική ομάδα μέσω ενός ομοιοπολικού δεσμού. Υπάρχουν πρωτεϊνες που έχουν μόνιμα δεσμευμένες φωσφορικές ομάδες (καζεϊνη, βαλτετίνη) και άλλες που φωσφορυλιώνονται προσωρινά με ρυθμιστικούς μηχανισμούς .
Οι φωσφορικές ομάδες συνδέονται συνήθως με τα αμινοξέα σερίνη, θρεονίνη, τυροσίνη, ιστιδίνη και ασπαρτικό. Συνδέονται με τον φωσφόρο στην φωσφοσερίνη(Ρ-γλυκοζυλίωση) Συνδέονται απ' ευθείας με άνθρακα όταν προστίθεται μαννόζη στην τρυπτοφάνη (C-γλυκοζυλίωση)
Οι Πρωτεϊνογλυκάνες
Είναι μια υποκατηγορία των γλυκοπρωτεϊνών
Ενώ στις γλυκοπρωτεϊνες αλυσίδες ολισακχαριτών συνδέονται με τις πρωτείνες, στις πρωτεϊνογλυκάνες, μια ή περισσότερες αλυσίδες γλυκοζαμινογλυκάνης συνδέονται με την πρωτεϊνη.
Οι γλυκοζαμινογλυκάνες είναι πολυσακχαριτικές αλυσίδες που εναλλάσουν μονάδες δισακχαρίτη (που αποτελούνται από ένα όξινο σάκχαρο και μια γλυκοζαμίνη)
Από τους δισακχαρίτες αναφέρουμε τα υαλουρονικά οξέα, την θειϊκή δερματίνη και ηπατίνη
Εδω το συστατικό των υδατανθράκων αποτελεί πολύ μεγαλύτερο ποσοστό του συνολικού βάρους από όσο στις γλυκοπρωτεϊνες.Το συστατικό των πρωτεϊνών αποτελεί μόλις το 5-10% του συνολικού βάρους ενώ το τμήμα των υδατανθράκων το 90-95%. Έτσι οι ιδιότητές τους είναι πιο κοντά στους υδατάνθρακες παρά στις πρωτεϊνες.
Οι γλυκοζαμινογλυκάνες αποτελούνται από επαναλαμβανόμενες δισακχαριτικές μονάδες στις οποίες το ένα τουλάχιστον σάκχαρο διαθέτει μια αρνητικά φορτισμένη θειϊκή ή καρβοξυλική ομάδα.
Οι πρωτεογλυκάνες αποτελούν την βασική ουσία του συνδετικού ιστού στην οποία βυθίζονται ινώδεις ιστοί, χρησιμεύουν σαν λιπαντικό για τις αρθρώσεις και δεσμεύουν εξωκυττάριο υγρό και κατιόντα.
Οι πρωτεϊνογλυκάνες έχουν την ικανότητα να συγκρατούν νερό σχηματίζοντας μια δομή που μοιάζει με τζελ, διατηρεί τα κύτταρα ενυδατωμένα και προστατεύει από την υπερβολική υδροστατική πίεση ώστε χρησιμεύουν ως συμπλήρωμα στις δομικές πρωτεϊνες της εξωκυττάριας μήτρας
Οι πρωτεϊνογλυκάνες, συντίθενται στα ριβοσώματα του τραχέος ενδοπλασματικού δικτύου και μεταφέρονται στην συσκευή Golgi όπου γίνεται η γλυκοζυλίωση.
από Εθνικη Πινακοθήκη περιοδική έκθεση Απριλιος 25 (τσέτης)
Δήμητρα Σπανού