Glycoproteïnen

Ongeveer de helft van alle eiwitten bevindt zich in het menselijk lichaam Glycoproteïnen. De stoffen spelen zowel een rol als celcomponenten als immuunstoffen. Ze worden voornamelijk gevormd als onderdeel van de zogenaamde N-glycosylering en kunnen, indien verkeerd samengesteld, ernstige ziektes veroorzaken.

Wat zijn glycoproteïnen?

Glycoproteïnen zijn eiwitten met boomachtige vertakte heteroglycaanresiduen. Ze hebben meestal een stroperige consistentie. De macromoleculen bevatten covalent gebonden suikergroepen.

Ze bestaan ​​uit monosacchariden zoals glucose, fructose, mannose of geacetyleerde aminosuiker. Daarom worden ze ook wel eiwitgebonden oligosachariden genoemd. De covalente binding kan op verschillende manieren plaatsvinden en komt overeen met een binding met de aminozuren serine of asparagine. De binding aan serine wordt O- genoemd en die aan asparagine N-glycosylering. De glycoproteïnen die betrokken zijn bij N-glycosylering variëren in grootte. Ze komen overeen met monosachariden, di- of oligosachariden en zelfs polysachariden.

Volgens hun aandeel monosacchariden zijn ze onderverdeeld in hoog-mannose, complexe en hybride glycoproteïnen. In de mannose-rijke groep overheersen residuen van mannose. In de complexe groep overheersen sacchariden. De hybride groep is een hybride. Het koolhydraatgehalte van glycoproteïnen ligt tussen enkele procenten voor ribonucleasen en tot 85 procent voor bloedgroepantigenen.

Functie, effect en taken

Glycoproteïnen vervullen talrijke functies in het menselijk organisme. Ze zijn een structureel onderdeel van celmembranen en worden in deze context ook wel structurele eiwitten genoemd. Ze worden ook aangetroffen in slijm en worden gebruikt als smeermiddel in vloeistoffen.

Als membraaneiwitten dragen ze bij aan celinteractie. Sommige glycoproteïnen hebben ook hormonale functies, zoals de groeifactor hCG. De stoffen zijn net zo belangrijk als immunologische componenten in de vorm van immunoglobulinen en interferonen. Alle exporteiwitten en membraaneiwitten in het lichaam waren nog steeds glycoproteïnen, althans tijdens de biosynthese. Ze zijn vooral relevant voor de herkenningsreacties in het immuunsysteem, aangezien ze een interactie aangaan met immunologische T-cellen en T-celreceptoren. In menselijk bloedplasma zijn verschillende plasma-eiwitten geïsoleerd, waarvan alleen albumine en prealbumine geen suikerresten bevatten.

De overvloed aan glycoproteïnen is verbazingwekkend. Uiteindelijk bevatten bijna alle extracellulair oplosbare eiwitten en enzymen suikerresten. Als hormonen hebben glycoproteïnen een pleiotroop effect en zijn daarom cruciaal voor de activiteit van verschillende orgaansystemen. De hormonen TSH, HCG en FSH zijn bijvoorbeeld glycoproteïnen. Als membraaneiwitten zijn ze vertegenwoordigd in de rol van receptor, maar ook als transporteur en stabilisator. Ze hebben een stabiliserende werking, vooral samen met glycolipiden. Samen met deze stoffen vormen ze de zogenaamde glycocalyx, die cellen zonder celwand stabiliseert.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

De meest voorkomende vorming van glycoproteïnen is de N-glycosidebinding of N-glycosylering tot asparagine. Suiker bindt zich aan de stikstofvrije zuuramidegroepen. N-glycosylering vindt plaats in het endoplasmatisch reticulum. De aldus gevormde N-glycosiden zijn de meest relevante glycoproteïnegroep.

Bij N-glycosylering snythetiseert de suikervoorloper op het dragermolecuul dolichol onafhankelijk van de aminozuursequentie van het doeleiwit. De OH-groep aan het einde van het molecuul is verbonden met difosfaat. Een oligosaccharidevoorloper wordt gevormd aan de eindstandige fosfaatrest van de moleculen. De eerste zeven suikers verzamelen zich aan de cytosolische kant. Aan het dolicholfosfaat zijn twee N-acetylglucosaminen en vijf mestresten gehecht. De suikernucleotiden GDP-mannose en UDP-N-acetylglucosamine verschijnen als donoren. De precursor wordt via een transporteiwit door het ER-membraan getransporteerd.

Dit betekent dat het voortraject naar de binnenkant van het endoplasmatisch reticulum is gericht, waar vier mannoseresiduen aan worden toegevoegd. Bovendien worden glucoseresiduen gekweekt. De 14 suiker lange precursor wordt uiteindelijk overgebracht naar een eiwit. Een ander vormingspad voor glycoproteïnen is de O-glycosidebinding of O-glycosylering aan serine, die plaatsvindt in het Golgi-apparaat van de cellen. De suiker is gebonden aan een hydroxylgroep van de serine. Glycoproteïne-waarden zijn vooral relevant met betrekking tot plasma-eiwitten, omdat ze een rol spelen bij een volledig bloedbeeld. Op dit punt alle normale waarden voor glycoproteïnen afzonderlijk opsommen, zou buiten het bereik vallen.

Ziekten en aandoeningen

Sommige genetische ziekten beïnvloeden de glycosylering. Een groep van dergelijke ziekten is CDG. De glycoproteïnen vertonen abnormale waarden. De getroffenen lijden aan een vertraagde ontwikkeling, die verband houdt met zowel fysieke als mentale problemen.

Scheelzien kan een ander symptoom zijn van de genetische aandoening. In totaal zijn ongeveer 250 verschillende genen betrokken bij de vorming van glocoproteïnen. In het geval van aangeboren glycosyleringsstoornissen zijn stoornissen in de aanhechting van koolhydraatzijketens aan eiwitten het gevolg van een genetische aanleg. Bij de posttranslationele modificatie krijgen eiwitten hun volledige functionaliteit. In dit proces, wanneer de enzymen of eiwitten die koolhydraatzijketens opbouwen, abnormaal samen worden geassembleerd, wordt CDG gecreëerd. N-glycosylering wordt het meest beïnvloed door aandoeningen. Tot nu toe zijn ongeveer 30 enzymdefecten ontdekt die een invloed hebben op de N-glycosylering.

Genetische O-glycosyleringsstoornissen zijn iets zeldzamer. Ze manifesteren zich in neuromusculaire multisysteemziekten zoals het Walker-Warburg-syndroom. Omdat glycoproteïnen zoveel functies in het organisme vervullen, wordt het klinische beeld gekenmerkt door een verscheidenheid aan symptomen. Alle orgaansystemen kunnen worden beïnvloed door aangeboren glycosyleringsstoornissen. Psychomotorische ontwikkelingsstoornissen zijn het belangrijkste symptoom. Neurologische afwijkingen komen net zo vaak voor. Stollingsstoornissen of endocriene stoornissen zijn ook niet ongewoon.