glycosylering is een belangrijke wijziging van eukaryotische eiwitten omdat de toegevoegde suikerresiduen vaak worden gebruikt als moleculaire vlaggen of herkenningssignalen voor andere cellen dan ermee in contact komen. Er zijn twee types van eiwitglycosylation, die beide invoer van het doelpolypeptide in ER vereisen. N-gebonden glycosylering begint eigenlijk in het endoplasmatisch reticulum, maar O-gebonden glycosylering treedt pas op wanneer het polypeptide in het Golgi-apparaat is getransporteerd. Daarom is het ook het geval dat n-gekoppelde glycosylatie gewoonlijk als co-translationeel mechanisme kan (en is) beginnen, terwijl o-gekoppelde glycosylatie post-translationeel moet voorkomen. Andere belangrijke verschillen tussen de twee types van glycosylation zijn (1) N-linked glycosylation treedt op asparagine (N) residuen binnen een N-X-S of-N-X-T-serie (X is een aminozuur andere dan P of D) en O-linked glycosylation optreedt op de side-chain hydroxyl zuurstof van beide serine of threonine afvallen niet bepaald door de omliggende reeks, maar door secundaire en tertiaire structuur; (2) De n-gekoppelde glycosylatie begint met een “boom” van 14 specifieke suikerresiduen die dan wordt gesnoeid en opnieuw wordt gevormd, maar vrij groot blijft, terwijl de O-gekoppelde glycosylatie gebaseerd is op opeenvolgende toevoeging van individuele suikers, en zich gewoonlijk niet verder uitstrekt dan een paar residuen.
technisch gezien begint N-glycosylering voordat een eiwit zelfs maar wordt vertaald, omdat het dolicholpyrofosfaatoligosacharide (dat wil zeggen de suikerboom – overigens geen officiële term) in de ER wordt gesynthetiseerd (figuur \(\Paginindex{12}\)) zonder te worden geactiveerd door vertaling of eiwitingang.
Dolichol is een koolwaterstof met lange ketens die voornamelijk in het ER-membraan wordt aangetroffen en dient als tijdelijk anker voor het n-glycosyleringsoligosaccharide, aangezien het wordt gesynthetiseerd en wacht op een geschikt eiwit voor glycosylaat. De oligosaccharidesynthese begint met de toevoeging van twee N-acetylglucosamine residuen aan de pyrofosfaat linker, gevolgd door een mannose. Uit deze mannose, de oligosaccharide takken, met een tak ontvangt drie meer mannose residuen en de andere krijgt een. Tot nu toe hebben al deze toevoegingen aan oligosaccharide plaatsgevonden in het cytoplasma. Nu wordt de glycolipide naar binnen omgedraaid naar het ER lumen! Eenmaal in het lumen, worden er nog vier mannoses toegevoegd, en ten slotte drie glucoseresiduen bovenop de structuur.
niet alle nucleosiden worden voor dit proces gebruikt: suikers zijn alleen gevonden gekoppeld aan UDP, BBP, en CMP. UDP is de meest veelzijdige, bindende N-acetylgalactosamine (GalNAc), N-acetylglucosamine (GlcNAc), n-acetylmuramic zuur, galactose, glucose, glucuronic zuur, en xylose. GDP wordt gebruikt voor mannose en fucose, terwijl CMP alleen wordt gebruikt voor siaalzuur.
de enzymen die de glycosylering bereiken, zijn glycosyltransferasen die specifiek zijn voor zowel het toegevoegde suikerresidu als het doeloligosaccharide. De suikers die door de enzymen worden gebruikt zijn niet alleen de suiker, maar nucleotidesuikers-meestal een suiker gekoppeld aan een nucleosidedifosfaat, bijvoorbeeld uracildifosfaat glucose (UDP-glucose) of GDP – mannose.
het n-gebonden oligosaccharide heeft twee fysiologische rollen: het fungeert als de basis voor verdere glycosylering, en het wordt gebruikt als een marker voor foutcontrole van eiwitvouwen door het calnexin-calreticuline systeem (figuur \(\Paginindex{13}\)). Zodra oligosaccharide aan het nieuwe polypeptide is verbonden, begint het proces van verdere glycosylation met de actie van een glucosidase en dat Verwijdert twee van de glucoses. De laatste glucose is nodig om het glycoproteïne te helpen dockeren met calnexine of calreticuline (Figuur 13, Stap 1 of 4), die zeer vergelijkbare eiwitten zijn die een langzame glucosidase-activiteit hebben en geassocieerd zijn met een eiwitdisulfide-isomerase-achtige activiteit.
de eiwitdisulfide-isomerase-achtige activiteit komt van ERp57, dat technisch een thiol-oxidoreductase is, maar functioneel vergelijkbaar is met PDI.
het belangrijkste verschil is dat calreticuline oplosbaar is in het er lumen terwijl calnexine gebonden is aan het er membraan. Zowel tijdelijk vasthouden aan de glycoproteïne waardoor het tijd om (opnieuw)vouwen en eventueel herschikken disulfide banden, dan verwijdert het de glucose, waardoor de glycoproteïne om verder te gaan op zijn manier. Belangrijk is dat als het glycoproteïne niet volledig is gevouwen (stap 2a), het enzym UDP-glucose:glycoproteïne glucosyltransferase (GT) herkent het en voegt het glucoseresidu (stap 3) terug, waardoor het opnieuw door de calreticuline/calnexine-cyclus gaat in de hoop deze keer correct te vouwen. Als het correct is gevouwen (stap 2b), kan het worden herkend door ER-α-1,2-mannosidase, dat mannose verwijdert en de glycosyleringswijzigingen in de ER voltooit.
de meeste glycoproteïnen gaan door met oligosaccharide-remodellering zodra ze door vesiculair transport van het ER naar het Golgi-apparaat zijn verplaatst. Daar, snoeien een verscheidenheid van glycosidases en glycosyltransferases en voegen aan oligosaccharide toe. Hoewel de glycosylation consistent en stereotyped voor een bepaalde proteã ne is, is het nog onduidelijk precies hoe de glycosylationpatronen worden bepaald.
twee gemeenschappelijke antibiotica, tunicamycin en bacitracine, kunnen N-verbonden glycosylation richten, hoewel hun antibiotische eigenschappen uit het verstoren van vorming van bacteriële celwanden komen. Tunicamycine is een analoog van UDP-GlcNAc, en binnen eukaryotische cellen kan de initiële oligosaccharidevorming verstoren door de initiële GlcNAc-toevoeging aan het dolichol-fosfaat te blokkeren. Aangezien het in eukaryotic cellen kan worden getransporteerd, is tunicamycin klinisch niet nuttig toe te schrijven aan zijn giftigheid. Bacitracine, anderzijds, is een klein cyclisch polypeptide dat aan dolichol-PP bindt die zijn dephosphorylation aan dolichol-P verhinderen, die nodig is om oligosaccharide te bouwen. Bacitracine is niet celdoorlatend, dus hoewel het vergelijkbare activiteit heeft als tunicamycine op bacteriën door extracellulaire glycolipide synthese te verstoren die nodig is voor celwandvorming, is het onschadelijk voor eukaryotes en is het dus een nuttig therapeutisch antibioticum.