Glicoproteínas: estrutura, funções, classes e exemplos - Ciência - 2023

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As glicoproteínas ou glicoproteínas são proteínas transmembrana que fazem parte da grande família de glicoconjugados de membrana e estão presentes em animais, plantas e microorganismos, como bactérias, leveduras e arqueas.

Eles foram definidos pela primeira vez em 1908 pelo Protein Nomenclature Committee da American Society of Biochemists e são o resultado da união glicosídica de uma proteína com uma porção de carboidrato chamada glucana.

São proteínas particularmente abundantes na superfície da membrana plasmática de muitas células e constituem uma parte importante da camada de carboidratos que as recobre, que em muitos casos é chamada de glicocálice.

Proteínas precursoras da glicoproteína são covalentemente modificadas no retículo endoplasmático e no complexo de Golgi de muitos eucariotos após a tradução, embora a glicosilação também ocorra no citosol, mas são menos comuns e ocorrem com apenas um tipo de açúcar .

A glicosilação de proteínas costuma ter efeitos funcionais importantes sobre sua atividade, uma vez que pode participar do enovelamento e, portanto, do estabelecimento de sua estrutura terciária.

Os glicanos desempenham múltiplas funções biologicamente importantes para a célula, visto que podem conferir especificidade às células e participar de processos de sinalização intracelular e intercelular, por serem ligantes de receptores endógenos e exógenos.

As glicoproteínas, assim como o restante dos glicoconjugados, são tão importantes que uma célula dedica até 1% do seu genoma ao maquinário de glicosilação e, em humanos, mais de 70% das proteínas são modificadas pela glicosilação.

Estrutura

A estrutura das glicoproteínas é estudada com base em sua sequência de aminoácidos, os locais de glicosilação dentro da sequência e as estruturas das porções de glicano que se ligam a esses locais.

As cadeias de oligossacarídeos que estão ligadas por glicosilação a essas proteínas são geralmente muito diversas, mas são curtas, pois não excedem 15 resíduos de açúcar. Algumas proteínas têm uma única cadeia de oligossacarídeos, mas outras podem ter mais de uma e estas podem ser ramificadas.

A união entre os oligossacarídeos e as proteínas ocorre através do carbono anomérico do carboidrato e do grupo hidroxila (-OH) de um resíduo de serina ou treonina, no caso de OU-glicosilação, ou através do nitrogênio da amida de um resíduo de asparagina, no caso de N-glicosilação.

Os carboidratos assim ligados podem representar até 70% do peso molecular de uma glicoproteína e as características da porção do carboidrato (tamanho e carga, por exemplo) podem proteger algumas proteínas contra a proteólise enzimática.

A mesma proteína pode ter, em diferentes tecidos, diferentes padrões de glicosilação que a tornam uma glicoproteína distinta, uma vez que a estrutura completa inclui não apenas os resíduos de aminoácidos e seus arranjos espaciais, mas também os oligossacarídeos a eles fixados.

Entre os resíduos de açúcar que são repetidamente encontrados nas glicoproteínas estão: D-galactose, D-manose, D-glicose, L-fucose, D-xilose, L-arabinofuranose, N-acetil-D-glucosamina, N-acetil -D-galactosamina, alguns ácidos siálicos e modificações de todos eles.

Características

Estrutural

Do ponto de vista estrutural, as glicoproteínas fornecem cadeias de carboidratos que participam da proteção e lubrificação das células, pois são capazes de se hidratar e formar uma substância viscosa que resiste a ataques mecânicos e químicos.

Algumas glicoproteínas também são encontradas em bactérias e arquéias, e esses são componentes importantes da camada S, que é a camada mais externa do envelope celular.

Além disso, eles também são encontrados como constituintes de proteínas flagelinas, que fazem parte dos filamentos flagelares usados como órgãos locomotores.

As plantas também possuem glicoproteínas estruturais que são caracterizadas por padrões de glicosilação complexos e que podem ser encontradas como parte da estrutura da parede celular ou na matriz extracelular.

Reconhecimento de células

As glicoproteínas têm funções importantes como locais de reconhecimento intercelular, uma vez que muitos receptores na superfície celular são capazes de reconhecer sequências específicas de oligossacarídeos.

Um exemplo dos reconhecimentos intercelulares que ocorrem por meio das cadeias de oligossacarídeos na superfície celular é o caso do reconhecimento entre o óvulo e o esperma, necessário para que ocorra o fenômeno da fecundação em organismos multicelulares com reprodução sexuada.

Os grupos sanguíneos em humanos são determinados pela identidade dos açúcares ligados às glicoproteínas que os especificam. Os anticorpos e muitos hormônios também são glicoproteínas e suas funções são essenciais para a sinalização e defesa do corpo.

Adesão celular

As células T do sistema imunológico de mamíferos possuem uma glicoproteína com domínios de adesão conhecidos como CD2, que é um componente chave para a estimulação imunológica, uma vez que medeia a ligação entre o linfócito e as células apresentadoras de antígeno por meio de seu receptor, o Glicoproteína CD58.

Alguns vírus que possuem funções patogênicas importantes para muitos mamíferos, incluindo humanos, possuem glicoproteínas de superfície que atuam nos processos de adesão da partícula viral às células que parasitam.

É o caso da proteína GP120 do Vírus da Imunodeficiência Adquirida Humana ou HIV, que interage com uma proteína de superfície de células humanas conhecida como GP41 e que colabora com a entrada do vírus na célula.

Da mesma forma, muitas proteínas glicosiladas participam de importantes processos de adesão celular que ocorrem na vida normal das células presentes em muitos tecidos de organismos multicelulares.

Glicoproteínas como alvos terapêuticos

Esses complexos de proteína-carboidrato são os alvos preferidos para muitos patógenos, como parasitas e vírus, e muitas glicoproteínas com padrões de glicosilação aberrantes têm papéis críticos em doenças autoimunes e cânceres.

Por essas razões, vários pesquisadores têm assumido a tarefa de considerar essas proteínas como possíveis alvos terapêuticos e para o desenho de métodos diagnósticos, terapias de nova geração e até mesmo para o desenho de vacinas.

Lições

A classificação das glicoproteínas é baseada principalmente na natureza da ligação glicosídica que liga a proteína e as porções de carboidrato e nas características dos glicanos ligados.

De acordo com os resíduos açucarados, podem haver glicoproteínas com monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos, polissacarídeos e derivados destes. Alguns autores consideram uma classificação de glicoproteínas em:

- Proteoglicanos, que são uma subclasse dentro do grupo das glicoproteínas que contém, na porção de carboidratos, polissacarídeos compostos principalmente por amino açúcares (glicosaminoglicanos).

- Glicopeptídeos, que são moléculas compostas por carboidratos ligados a oligopeptídeos formados por aminoácidos em suas conformações L e / ou D.

- Glyco aminoácidos, que são aminoácidos ligados a um sacarídeo por meio de qualquer tipo de ligação covalente.

- Glicosilaminoácidos, que são aminoácidos ligados a uma porção de sacarídeo através de ligações O-, N- ou S-glicosídicas.

Na nomenclatura dessas proteínas assim ligadas aos carboidratos, os prefixos O-, N- e S- são usados para especificar por quais ligações os açúcares estão ligados à cadeia polipeptídica.

Exemplos

- A glicoforina A é uma das glicoproteínas mais bem estudadas: é uma proteína integrante da membrana dos eritrócitos (células ou glóbulos vermelhos) e possui 15 cadeias de oligossacarídeos covalentemente ligados a resíduos de aminoácidos da região N-terminal a através de links OU-glicosídicos e uma cadeia ligada por uma ligação N-glicosídico.

- A maioria das proteínas do sangue são glicoproteínas e este grupo inclui imunoglobulinas e muitos hormônios.

- A lactalbumina, uma proteína presente no leite é glicosilada, assim como muitas proteínas pancreáticas e lisossomais.

- Lectinas são proteínas que se ligam a carboidratos e, portanto, têm múltiplas funções de reconhecimento.

- Devemos destacar também muitos hormônios animais que são glicoproteínas; Dentre eles, podem ser citados a lutropina (LH), a folitropina (FSH) e a tireotropina (TSH), que são sintetizadas na glândula pituitária anterior, e a gonadotrofina coriônica produzida na placenta de humanos, primatas e equinos.

Esses hormônios têm funções reprodutivas, pois o LH estimula a esteroidogênese nos ovários e nas células testiculares de Leydig.

- O colágeno, proteína abundante presente principalmente nos tecidos conjuntivos dos animais, representa uma enorme família de glicoproteínas composta por mais de 15 tipos de proteínas que, embora tenham muitas características em comum, são bastante diferentes.

Essas proteínas contêm porções "não colagênicas", algumas das quais compostas de carboidratos.

- Extensinas são proteínas vegetais que consistem em uma rede de glicoproteínas insolúveis ricas em resíduos de hidroxiprolina e serina. Eles são encontrados na parede das células vegetais e são considerados como uma defesa contra diferentes tipos de estresse e patógenos.

- As plantas também possuem proteínas semelhantes às da lectina e um exemplo especial dessas são as lectinas da batata, que aparentemente têm a capacidade de aglutinar células do sangue, como os eritrócitos.

- Por último, mas não menos importante, podem ser citadas as mucinas, que são glicoproteínas secretadas nas mucosas e fazem parte da saliva dos animais, cumprindo funções de lubrificação e sinalização, principalmente.

Referências

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