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Glicoproteína

Última atualização em 20 de agosto de 2022

Definição

Uma glicoproteína faz parte de um grupo extremamente diversificado de cadeias de aminoácidos e carboidratos ligados. As glicoproteínas são encontradas em toda a natureza e têm uma gama de funções igualmente diversas. Eles são um dos dois glicoconjugados – o outro grupo é composto por glicolipídios. Exemplos de glicoproteínas incluem fibrilinas, mucinas, fator de necrose tumoral e glicoproteínas da membrana em células corporais, bactérias e vírus.

Estrutura da glicoproteína

A estrutura da glicoproteína é descrita em seu nome – uma porção de açúcar (glico) ligada a uma proteína. Os dois componentes ligam por meio de uma ligação covalente.

A maioria dos cientistas se refere à parte de carboidratos (açúcar) de uma estrutura de glicoproteína como um glicano. Os glicanos são oligossacarídeos e podem se formar entre um e oitenta por cento de uma estrutura de glicoproteína. Antes de se ligar a uma proteína, essa molécula de açúcar é chamada de grupo glicosil.

A remoção de um grupo hidroxila (-OH) de um monossacarídeo em uma cadeia de polissacarídeos forma um grupo glicosil com um ponto vago que o torna instável. Até o momento, conhecemos treze monossacarídeos que se ligam a oito aminoácidos diferentes. Esses anexos são necessários para tornar um monossacarídeo instável estável novamente. O grupo hidroxila do aminoácido associado substitui o OH perdido do grupo glicosil.

Adicionar glicosil a uma cadeia peptídica, proteína ou lipídio é chamado de glicosilação. Mais da metade das proteínas no corpo humano é glicosilado. Nas células eucarióticas, a glicosilação ocorre no retículo endoplasmático e no aparelho de Golgi.

Existem dois processos primários de glicosilação; O primeiro processo liga uma pequena molécula de açúcar (oligossacarídeo) ao aminoácido de asparagina de uma cadeia polipeptídica. O segundo liga um glicano à serina (glicosilação ligada a N) no retículo endoplasmático ou treonina (glicosilação ligada a O) no aparelho de Golgi.

A glicosilação é um processo complexo e requer a intervenção de várias enzimas. Quando nenhuma enzimas é usada para vincular uma molécula de açúcar a uma proteína (ou lipídio), o processo é chamado de glicação. Também é possível quebrar a ligação entre açúcar e proteína através do processo de desglicosilação. No entanto, enquanto os glicanos ajudam as cadeias polipeptídicas a dobrar em proteínas funcionais, a desglicosilação de uma proteína totalmente formada não fará com que ela se desdobre ou pare de funcionar.

Função da glicoproteína

A função da glicoproteína ocorre em todo o corpo; Esse grupo é generalizado e diversificado e é parte integrante de muitos processos bioquímicos.

Uma vez que as cadeias de aminoácidos foram produzidas através da síntese de proteínas intracelulares, elas devem passar por mais reações para se tornarem biologicamente funcionais. Como acabamos de ver, adicionar glicosil a certas cadeias de aminoácidos inativas (polipeptídeos) produz glicoproteínas funcionais e dobradas.

Como os glicanos são hidrofílicos, a formação de uma glicoproteína pode tornar a molécula mais solúvel. A ligação covalente entre a cadeia polipeptídica e o glicano também forma uma molécula altamente estável que impede a quebra de ligações peptídicas durante um processo chamado proteólise. As glicoproteínas podem suportar temperaturas mais altas ou mais baixas do que as proteínas simples, por exemplo.

Provavelmente, a função de glicano mais comum é a capacidade desse grupo de fazer as proteínas se dobrarem em suas formas finais e funcionais. Sem a parte do açúcar, muitas cadeias polipeptídicas são incapazes de formar estruturas proteicas dobradas.

As glicoproteínas são excretadas de dentro das células que expressam seus genes e empurradas para a superfície. Eles podem ser secretados para outras partes do corpo ou sentar -se na superfície celular como glicoproteínas da membrana. Isso torna as glicoproteínas integrantes a muitos processos biológicos: enzimas e formação de hormônios, coagulação do sangue, cascata, moléculas de transferência, proteínas de sinalização, contribuintes do sistema imunológico, lubrificantes e componentes estruturais. Alguns peixes antárticos e árticos têm glicoproteínas específicas que diminuem o ponto de congelamento do soro sanguíneo, por exemplo. Estes são frequentemente chamados de glicoproteínas anticongelantes.

Proteoglicano vs glicoproteína

Um proteoglicano é um subtipo de glicoproteína encontrado nas membranas celulares no muco e no tecido conjuntivo; Às vezes é chamado de mucoproteína. Uma mucoproteína é composta por proteínas do núcleo em referência covalentemente a glicosaminoglicanos (GAGs).

Uma mordaça é uma cadeia de moléculas repetidas de dissacarídeo (açúcar simples). A estrutura abaixo mostra parte da matriz da cartilagem, uma área onde os glicanos são extremamente prolíficos.

Qualquer composto que contenha açúcares (carboidratos) ligado a outros produtos químicos é classificado dentro do vasto grupo glicoconjugado. Os glicoconjugados podem ser mais separados em glicoproteínas, glicopeptídeos, peptidoglicanos, glicolipídios e lipopolissacarídeos. Este artigo não inclui conjugados lipídicos de carboidratos. Como vimos na proteoglicana versus glicoproteína, os proteoglicanos são uma subcategoria de glicoproteínas.

Peptidoglicanos ou mureínas são encontrados apenas em bactérias. Esses carboidratos conjugados estão localizados na parede celular e não contêm proteínas, mas cadeias de aminoácidos muito curtas (oligopeptídeos). Eles ajudam as bactérias a manter sua forma e também ajudam o transporte passivo (osmose) através da parede celular bacteriana.

Exemplos de glicoproteínas

Seria impossível listar todos os exemplos de função de glicoproteína. Existem diferenças distintas nas glicoproteínas das espécies; Os encontrados no rato podem ser muito diferentes dos do mouse. Este artigo analisa apenas um punhado das glicoproteínas humanas mais importantes.

Glicoproteína sérica

Centenas de glicoproteínas existem em nosso plasma sanguíneo e formam o que é chamado de glicoproteoma sérico. Muitas glicoproteínas individuais podem ser medidas com um simples exame de sangue. Exemplos de glicoproteínas séricas são a proteína da matriz oligomérica da cartilagem (COMP) e ativador do fator de crescimento de hepatócitos (HGFA). Estes são marcadores inflamatórios ligados à artrite e fibrose, respectivamente.

Quantidades muito altas ou baixas de glicoproteínas específicas no sangue podem apontar para mutações genéticas, quebra desses tecidos ou os sistemas em que eles devem desempenhar um papel e a presença de doença.

Glicoproteína da Zona Pellucida

Sem glicoproteínas, não podemos reproduzir. A zona pelúcida que circunda células de ovos humanas regula como e se uma célula espermática pode se ligar e se mover para ovos libertados e libertados.

A Zona Pellucida humana possui quatro glicoproteínas (ZP1 a 4) e são conhecidas por contribuir para a interação ovo/esperma. Estudos recentes mostram que as fêmeas inférteis geralmente têm uma mutação no gene que codifica para ZP1.

Glicoproteína da cartilagem

A pesquisa nos diz que um nível excessivamente alto da glicoproteína da cartilagem humana YKL-40 é responsável pela remodelação da cartilagem defeituosa em pacientes com osteoartrite. As glicoproteínas nos tecidos estruturais ajudam os principais componentes – no caso de cartilagem, colágeno e fibrinogênio – a formar uma rede forte e fibrosa e manter mais água. O aumento da afinidade por proteínas na água devido à presença de glicanos também significa que as células podem viajar mais facilmente através desse tecido avascular.

Glicoproteína do tipo mucina

Quase todas as mucinas são o resultado de oligossacarídeos ligados a O e podem ser encontrados nas vias aéreas, sistema digestivo, glândulas sudoríparas, seios e até células cancerígenas. A mucina é uma barreira natural que protege o ambiente ao redor dos tecidos e células que é formado.

Um polímero de mucina está ligado à membrana celular ou parte do próprio muco semelhante a gel. As glicoproteínas desempenham um papel importante nas atividades inatas de imunidade, hidratação, lubrificação e enzima – a maioria das enzimas antimicrobianas.

Hormônios da glicoproteína

O hormônio folículo-estimulador, o hormônio luteinizante e o hormônio estimulador da tireóide são apenas três exemplos de glicoproteínas hormonais. Sabemos que a adição de açúcar a uma proteína afeta essa meia-vida da molécula-quanto mais longa a cadeia do glicano, mais a meia-vida. Uma meia-vida é o tempo que leva metade de uma substância biológica para metabolizar e ser eliminada.

Glicoproteína imune

Nosso sistema imunológico pode reconhecer as glicoproteínas da membrana de superfície por meio de receptores como galectinas, lectinas do tipo C e siglecs.

Qualquer célula imune que expressa esses receptores pode se ligar a certas glicoproteínas secretadas nas membranas de outras células. A glicoproteína de pico de coronavírus que fica na superfície do vírus aumenta a produção de três receptores imunes: Siglec5, Siglec9 e Siglec11. Embora eles forneçam uma resposta imune imediata, eles também concentram a energia do corpo na resposta imune a curto prazo e, portanto, aumentam o tempo entre a resposta imune genérica primária e específica. Isso significa falta de anticorpos específicos para coronavírus.

A pausa é o resultado de glicanos de pico de SARS-CoV-2 que contêm ácido siálico; O ácido siálico é rapidamente reconhecido pelos três receptores Siglec mencionados. O atraso na produção de anticorpos específicos do vírus oferece a esse terrível tempo valioso para se reproduzir.

Um outro exemplo são os anticorpos beta-2 da glicoproteína 1 ou autoimunoglobulinas que fazem com que o corpo atace suas próprias células. Nesse caso, o anticorpo da glicoproteína afeta o quão bem os coágulos sanguíneos. É uma imunoglobulina antifosfolipídica que vê incorretamente a glicoproteína nas estruturas da membrana celular como prejudicial. A presença de imunoglobulina da glicoproteína beta-2 da membrana (B2GPI) está associada ao desenvolvimento espontâneo dos coágulos sanguíneos.

Inibidores da glicoproteína IIB IIIA

Os inibidores da glicoproteína IIB IIIa também estão associados à resposta da coagulação do sangue. Quando essas duas glicoproteínas bloqueiam os receptores da glicoproteína IIB e IIIa, as plaquetas não podem se agrupar para formar um coágulo. Os medicamentos baseados nesse princípio são usados durante certos tipos de procedimentos da artéria coronariana para evitar a formação de coágulo sanguíneo.

Quando essas glicoproteínas inibitórias são injetadas no sangue, as plaquetas são incapazes de se agregar. A agregação (coagulação) depende da presença de duas subunidades importantes do receptor de glicoproteína – α e β. Ambos são encontrados na membrana celular plaquetária e, quando as plaquetas são ativadas, permitem que essas células se grudem.

Quando os inibidores da glicoproteína IIB e IIIa são administrados, eles se ligam aos receptores e impedem as substâncias naturais de aderência (fibrinogênio e fator de von Willebrand) de ligar e iniciar a cascata de coagulação do sangue.

Bibliografia

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Owens RJ, Nettleship JE (Eds.). (2011). Proteômica funcional e estrutural das glicoproteínas. Londres, Springer. Hughs RC. (2014). Glicoproteínas de membrana: uma revisão da estrutura e função. Londres, Butterworth & Co. Nishimura, K, Dioguardi, E, Nishio, S. et al. 2019. Base molecular da reticulação do casaco de ovo lança luz sobre a infertilidade feminina associada ao ZP1. Comunicações da natureza. 10, 3086. https://doi.org/10.1038/s41467-019-10931-5

  • Owens RJ, Nettleship JE (Eds.). (2011). Proteômica funcional e estrutural das glicoproteínas. Londres, Springer.
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