glicozilarea este o modificare importantă a proteinelor eucariote, deoarece reziduurile de zahăr adăugate sunt adesea folosite ca steaguri moleculare sau semnale de recunoaștere către alte celule decât cele care vin în contact cu ele. Există două tipuri de glicozilare proteică, ambele necesitând importul polipeptidei țintă în ER. Glicozilarea legată de n începe de fapt în reticulul endoplasmatic, dar glicozilarea legată de O nu are loc până când polipeptida nu a fost transportată în aparatul Golgi. Prin urmare, este, de asemenea, cazul în care glicozilarea legată de N poate (și este) începe de obicei ca un mecanism co-translațional, în timp ce glicozilarea legată de O trebuie să aibă loc post-translațional. Alte diferențe majore în cele două tipuri de glicozilare sunt (1) glicozilarea legată de n are loc pe reziduurile de asparagină (N) într-o secvență n-X-S sau N-X-T (X este orice aminoacid altul decât P sau D) în timp ce glicozilarea legată de O are loc pe lanțul lateral hidroxil oxigen de serină sau treonină reziduuri determinate nu de secvența înconjurătoare, ci; (2) glicozilarea legată de N începe cu un „copac” de 14 reziduuri specifice de zahăr care este apoi tăiat și remodelat, dar rămâne destul de mare, în timp ce glicozilarea legată de O se bazează pe adăugarea secvențială a zaharurilor individuale și nu se extinde de obicei dincolo de câteva reziduuri.
din punct de vedere tehnic, n-glicozilarea începe înainte ca o proteină să fie tradusă, deoarece oligozaharida dolichol pirofosfat (adică „arborele” zahărului – nu un termen Oficial, apropo) este sintetizată în ER (figura \(\PageIndex{12}\)) fără a fi declanșată de traducere sau de intrarea proteinelor.
Dolichol este o hidrocarbură cu lanț lung care se găsește în principal în membrana ER și servește ca ancoră temporară pentru oligozaharida de n-glicozilare, deoarece este sintetizată și așteaptă o proteină adecvată pentru glicozilat. Sinteza oligozaharidelor începe cu adăugarea a două reziduuri de N-acetilglucozamină la linker-ul pirofosfat, urmată de o manoză. Din această manoză, oligozaharida se ramifică, o ramură primind încă trei reziduuri de manoză, iar cealaltă primind una. Până în prezent, toate aceste adăugiri la oligozaharidă au avut loc în citoplasmă. Acum glicolipidul este răsturnat spre lumenul ER! Odată ajuns în lumen, se adaugă încă patru manoze și, în final, trei reziduuri de glucoză depășesc structura.
nu toate nucleozidele sunt utilizate pentru acest proces: zaharurile au fost găsite doar legate de UDP, PIB și CMP. UDP este cel mai versatil, obligatoriu N-acetilgalactozamină (GalNAc), N-acetilglucozamină (GlcNAc), acid N-acetilmuramic, galactoză, glucoză, acid glucuronic și xiloză. PIB este utilizat pentru manoză și fucoză, în timp ce CMP este utilizat numai pentru acidul sialic.
enzimele care realizează glicozilarea sunt glicoziltransferaze specifice atât pentru reziduul de zahăr adăugat, cât și pentru oligozaharida țintă. Zaharurile utilizate de enzime nu sunt pur și simplu zahărul, ci zaharurile nucleotidice – de obicei un zahăr legat de un difosfat nucleozidic, de exemplu, uracil difosfat glucoză (UDP-glucoză) sau PIB – manoză.
oligozaharida legată de N are două roluri fiziologice: acționează ca bază pentru glicozilarea ulterioară și este utilizată ca marker pentru verificarea erorilor de pliere a proteinelor de către sistemul calnexin-calreticulină (figura \(\PageIndex{13}\)). Odată ce oligozaharida este atașată la noua polipeptidă, procesul de glicozilare ulterioară începe cu acțiunea unei glucozidaze și care elimină două dintre glucoze. Ultima glucoză este necesară pentru a ajuta docul glicoproteinei fie cu calnexină, fie cu calreticulină (Figura 13, pasul 1 sau 4), care sunt proteine foarte asemănătoare care au o activitate lentă a glucozidazei și se asociază cu o activitate asemănătoare izomerazei disulfurii proteice.
activitatea proteinei disulfură de izomerază provine de la ERp57, care este tehnic o tiol oxidoreductază, dar este funcțional similară cu PDI.
diferența majoră este că calreticulina este solubilă în lumenul ER, în timp ce calnexina este legată de membrana ER. Ambele se țin temporar de glicoproteină, oferindu-i timp să (re)plieze și, eventual, să rearanjeze legăturile disulfidice, apoi îndepărtează glucoza, permițând glicoproteinei să-și continue drumul. Important, dacă glicoproteina nu a fost complet pliată( pasul 2a), enzima UDP-glucoză:glicoproteina glucoziltransferaza (GT) o recunoaște și adaugă înapoi reziduul de glucoză (Pasul 3), forțându-l să treacă din nou prin ciclul calreticulinei/calnexinei, în speranța de a se plia corect de data aceasta. Dacă a fost pliată corect (pasul 2b), ea poate fi recunoscută prin ER-XV-1,2-manozidază, care îndepărtează o manoză, completând modificările de glicozilare în ER.
majoritatea glicoproteinelor continuă cu remodelarea oligozaharidelor odată ce au fost mutate de la ER la aparatul Golgi prin transport vezicular. Acolo, o varietate de glicozidaze și glicoziltransferaze se prune și se adaugă la oligozaharidă. Deși glicozilarea este consecventă și stereotipă pentru o anumită proteină, este încă neclar exact cum sunt determinate modelele de glicozilare.
două antibiotice comune, tunicamicina și bacitracina, pot viza glicozilarea legată de N, deși proprietățile lor antibiotice provin din perturbarea formării pereților celulari bacterieni. Tunicamicina este un analog al UDP-GlcNAc, iar în interiorul celulelor eucariote poate perturba formarea inițială de oligozaharide prin blocarea adăugării inițiale de GlcNAc la dolichol-fosfat. Deoarece poate fi transportat în celule eucariote, tunicamicina nu este utilă din punct de vedere clinic datorită toxicității sale. Bacitracina, pe de altă parte, este o polipeptidă ciclică mică care se leagă de dolichol-PP împiedicând defosforilarea sa la dolichol-P, care este necesară pentru a construi oligozaharida. Bacitracina nu este permeabilă la celule, deci, deși are o activitate similară cu tunicamicina asupra bacteriilor prin perturbarea sintezei glicolipidelor extracelulare necesare pentru formarea peretelui celular, este inofensivă pentru eucariote și, prin urmare, este un antibiotic terapeutic util.