Glikozylation is an important modification to eukariotic proteins because the added sugar residues are czesto used as molecular flags or recognition signals to other cells than come in contact with them. Istnieją dwa rodzaje glikozylacji białek, z których oba wymagają importu docelowego polipeptydu do ER. Glikozylacja związana z N rozpoczyna się w retikulum endoplazmatycznym, ale glikozylacja związana z o nie zachodzi, dopóki polipeptyd nie zostanie przetransportowany do aparatu Golgiego. W związku z tym glikozylacja związana z n może (i jest) zwykle rozpoczynać się jako mechanizm Ko translacyjny, podczas gdy glikozylacja związana z O musi następować po translacji. Inne główne różnice w dwóch typach glikozylacji to (1) glikozylacja związana z N występuje na resztach asparaginy (N) w sekwencji n-X-S lub n-X-T (X to dowolny aminokwas inny niż P lub D), podczas gdy glikozylacja związana z o występuje na łańcuchu bocznym hydroksylowym tlenu reszt seryny lub treoniny, oznaczanych nie przez otaczającą sekwencję, ale przez strukturę drugorzędową i trzeciorzędową; (2) glikozylacja związana z n zaczyna się od „drzewa” 14 specyficznych reszt cukrowych, które jest następnie przycinane i przebudowywane, ale pozostaje dość duża, podczas gdy glikozylacja związana z o opiera się na sekwencyjnym dodawaniu poszczególnych cukrów i zwykle nie rozciąga się poza kilka pozostałości.
technicznie rzecz biorąc, N-glikozylacja rozpoczyna się zanim białko zostanie nawet przetłumaczone, ponieważ oligosacharyd pirofosforanu dolicholu (tj. „drzewo cukrowe” – nawiasem mówiąc, nie jest to oficjalny termin) jest syntetyzowany w ER (rysunek \(\PageIndex{12}\)) bez wywołania translacji lub wejścia białka.
Dolichol jest długołańcuchowym węglowodorem występującym głównie w błonie ER i służy jako tymczasowa kotwica dla oligosacharydu N-glikozylacji, gdy jest syntetyzowany i czeka na odpowiednie białko do glikozylatu. Synteza oligosacharydów rozpoczyna się od dodania dwóch reszt N-acetyloglukozaminy do łącznika pirofosforanowego, a następnie mannozy. Z tej mannozy, gałęzie oligosacharydowe, z jedną gałęzią otrzymującą trzy reszty mannozy, a drugą otrzymującą jedną. Do tej pory wszystkie te dodatki do oligosacharydów zachodzą w cytoplazmie. Teraz glikolipid jest przekierowany do wnętrza światła ER! Po dotarciu do światła dodaje się jeszcze cztery mannozy, a na koniec trzy reszty glukozy na szczycie struktury.
nie wszystkie nukleozydy są używane do tego procesu: cukry stwierdzono tylko związane z UDP, PKB i CMP. UDP jest najbardziej wszechstronnym, wiążącym N-acetylogalaktozaminą (GalNAc), N-acetyloglukozaminą (GlcNAc), kwasem N-acetylomuraminowym, galaktozą, glukozą, kwasem glukuronowym i ksylozą. GDP stosuje się do mannozy i fukozy, podczas gdy CMP stosuje się tylko do kwasu sialowego.
enzymami, które osiągają glikozylację, są glikozylotransferazy specyficzne zarówno dla dodanej reszty cukrowej, jak i docelowego oligosacharydu. Cukry używane przez enzymy nie są po prostu cukrem, ale cukrami nukleotydowymi-Zwykle cukrem związanym z difosforanem nukleozydu, na przykład glukozą difosforanu uracylu (UDP-glukoza) lub GDP – mannozą.
N-połączony oligosacharyd ma dwie funkcje fizjologiczne: działa jako podstawa do dalszej glikozylacji i jest stosowany jako marker do sprawdzania błędów fałdowania białek przez system kalnexin-kalretykulina (rysunek \(\PageIndex{13}\)). Po przyłączeniu oligosacharydu do nowego polipeptydu proces dalszej glikozylacji rozpoczyna się od działania glukozydazy, która usuwa dwie z glukoz. Ostatnia glukoza jest konieczna, aby pomóc glikoproteinie w dokowaniu kalnexiny lub kalretykuliny (rys. 13, Etap 1 lub 4), które są bardzo podobnymi białkami, które mają powolną aktywność glukozydazy i wiążą się z aktywnością podobną do izomerazy dwusiarczkowej białka.
aktywność podobna do izomerazy dwusiarczkowej białka pochodzi z ERp57, która technicznie jest oksydoreduktazą tiolową, ale jest funkcjonalnie podobna do PDI.
zasadnicza różnica polega na tym, że kalretykulina jest rozpuszczalna w świetle ER, podczas gdy kalnexin wiąże się z błoną ER. Obie tymczasowo trzymają się glikoproteiny, dając jej czas na (ponowne)zwinięcie i ewentualnie zmianę wiązań dwusiarczkowych, a następnie usuwa glukozę, umożliwiając glikoproteinie kontynuowanie drogi. Co ważne, jeśli glikoproteina nie została całkowicie złożona (etap 2A), enzym UDP-glukoza:glikozylotransferaza glikoproteinowa (GT) rozpoznaje ją i dodaje z powrotem resztę glukozy (Krok 3), zmuszając ją do ponownego przejścia przez cykl kalretykulina/kalnexin w nadziei na prawidłowe składanie tym razem. Jeśli został prawidłowo złożony (etap 2B), może być rozpoznany przez ER-α-1,2-mannozydazę, która usuwa mannozę, uzupełniając modyfikacje glikozylacji w ER.
Większość glikoprotein kontynuuje przebudowę oligosacharydów po przeniesieniu ich z ER do aparatu Golgiego przez transport pęcherzykowy. Tam różne glikozydazy i glikozylotransferazy przycinają i dodają do oligosacharydów. Chociaż glikozylacja jest spójna i stereotypowa dla danego białka, nadal nie jest jasne, w jaki sposób dokładnie określa się wzorce glikozylacji.
dwa powszechne antybiotyki, tunikamycyna i bacytracyna, mogą celować w glikozylację związaną z N, chociaż ich właściwości antybiotyczne pochodzą z zakłócania tworzenia się ścian komórkowych bakterii. Tunikamycyna jest analogiem UDP-GlcNAc, a wewnątrz komórek eukariotycznych może zakłócać początkowe tworzenie oligosacharydów poprzez blokowanie początkowego dodatku GlcNAc do fosforanu dolicholu. Ponieważ może być transportowana do komórek eukariotycznych, tunikamycyna nie jest użyteczna klinicznie ze względu na jej toksyczność. Bacytracyna, z drugiej strony, jest małym cyklicznym polipeptydem, który wiąże się z DOLICHOL-PP, zapobiegając jego defosforylacji do dolichol-P, co jest potrzebne do budowy oligosacharydu. Bacytracyna nie jest przepuszczalna dla komórek, więc nawet jeśli ma podobną aktywność do tunikamycyny na bakterie, zakłócając zewnątrzkomórkową syntezę glikolipidów potrzebną do tworzenia ścian komórkowych, jest nieszkodliwa dla eukariotów i dlatego jest użytecznym antybiotykiem terapeutycznym.