Szénhidrátok és glikobiológia

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Szénhidrátok és glikobiológia"

Ferenc Szilágyi
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Szénhidrátok és glikobiológia A leggyakoribb monoszaccharidok és rövidítésük nómenklatúra: Arabinóz Ara Fruktóz Fru Fukóz Fuc Galaktóz Gal Glükóz Glc (Dextróz) Mannóz Man Ramnóz Rha Ribóz Rib Xilóz Xyl Glükuronsav GlcA Galaktózamin GalN Glükózamin GlcN N-acetil-galaktózamin GalNAc N-acetil-glükózamin GlcNAc Muraminsav Mur N-acetil-muraminsav Mur2Ac N-acetil-neuraminsav Neu5Ac (Sziálsav Sia) 1

2 Glükóz származékok GlcNAc, MurNAc: pl. bakteriális sejfal GlcNAc Fuc: pl. glikolipidek, glikoproteinek Glc Neu5Ac (sziálsav; C9): pl. szialoglikoprotein (metasztatikus ráksejteken sok!); gangliozidok (glikoszfingolipid + sziálsav) muraminsav N-acetil-muraminsav Fuc Neu5Ac Vér glükóz-szint és mérése Vér glükóz konc.: ~5 mm Mérése (múlt): Fehling reakció (redukáló cukor mérése) komplex cukorsavak + Cu 2 O (vörös) Mérése (jelen: glükoszenzorok, elektrokémiai bioszenzorok): -D-glükóz + O 2 D-glükonsav- -lakton +H 2 O 2 glükóz-oxidáz (FAD) 2

3 Hb (és egyéb protein) glikáció Átlag glükóz-szint jelzője ( 4 hónap): glikált Hb (normál: 5%, nem kezelt diabetesz: 13%, kezelt: 7%) Glikáció: nemenzimatikus folyamat Schiff-bázis, oxidáció, dehidráció stb. AGE ( advanced glycation end products ) ha sok glikált fehérje patogén elváltozások (és öregedés) Glikáció Hb v. más fehérje NH 2 Glc ketoamin Schiff-bázis Glikált Hb AGE Fehérje keresztkötések Vese, retina, kardiovaszkuláris problémák Diszacharidok acetál hemiacetál laktóz -D-galaktopiranozil-(1 4)- -Dglükopiranóz maltóz α-d-glükópiranozil-(1 4)-D-glükopiranóz -D-fruktofuranozil-α-D-glükopiranozid (nem redukáló cukor) szukróz trechalóz α-d-glükopiranozil-α-d-glükopiranozid (nem redukáló cukor) O-glikozidos kötés nómenklatúra! Maltóz: Glc(α1 4)Glc Laktóz: Gal( 1 4)Glc Szukróz (szacharóz): Fru(2 α1)glc Trechalóz (rovar hemolimfa): Glc(α1 α1)glc 3

4 Poliszacharidok (glikánok) Homo- és hetero-, egyenes és elágazó Cellulóz (10 12 t/év) (lineáris, ~10e Glc) Keményítő amilóz (lineáris, k-mda) + amilopektin (elágazások, <200 MDa) Glikogén cellulóz ( -1,4 kötések) nem redukáló vég redukáló vég keményítő és glikogén (α-1,4 és α-1,6 kötések) (több α-1,6 elágazás 1:10)) (máj: 7%, 0,01 M, de 0,4 M lenne Glc-ra!) Dextrán (α1 6 poli-d-glukóz, de α1 3 és más elágazások is) Kitin ( 1 4 poli-d-n-acetil-glükózamin; 10 9 t/év) Poliszacharidok α1 4 kötés térszerkezete Glikogén részlet α1 6 kötés Amilóz helikális térszerkezete (Haworth-ábrázolás) 4

5 Poliszacharidok polimer típus Ismétlődő egységek méret funkció Amilum: amilóz homo (α1 4)Glc, lineáris növény: energiatárolás amilopektin Glikogén homo homo (α1 4)Glc, α1 6 elágazás (25-30 egységenként) (α1 4)Glc, α1 6 elágazás (8-12 egységenként) <10 6 növény: energiatárolás < állat és baktérium: energiatárolás Cellulóz homo ( 1 4)Glc < növényi sejtfal Kitin homo ( 1 4)GlcNAc Dextrán homo (α1 6)Glc, α1 3 elág. Agaróz Peptidoglikán Hialuronsav hetero hetero +peptid hetero (savas) D-Gal( 1 4) 3,6- anhydro-l-gal(α1 Mur2Ac( 1 4) GlcNAc( 1 nagyon sok széles tartomány ízeltlábúak külső burok bakteriális extracelluláris adhezív, dentális plakk 1000 vörösalga sejtfal nagyon sok bakteriális sejtfal GlcA( 1 3)GlcNAc < gerinces ECM (viszkozitás) Glikokonjugátumok Peptidoglikánok Proteoglikánok Glikoproteinek Glikolipidek pl. gangliozidok (ld. lipidek) 5

6 Peptidoglikán (murein) Bakteriális sejtfal GlcNAc (NAG) + Mr2Ac (NAM) lánc + peptid kereszkötések pl. L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala (Staphylococcus aureus) (penicillin és lizozim hatásmechanizmusa!) Proteoglikánok Glikózaminoglikánok (GAG) + extracelluláris és membrán proteinek ( core protein ) Diszacharid egységek (20-60, hialuronsav: ) GlcNAc, GalNAc, GlcA, + szulfát-észter (negatív töltések!) Izületi folyadék, porc, ín, csont, szaru, bazális membrán stb. 40-féle humán proteoglikán; pl. szindekán kondroitin-szulfát keratán-szulfát heparán-szulfát, heparin heparin 3D-szerk (antitrombin kötés) dermatán-szulfát hialuronát 6

7 Proteoglikánok Szindekán (20-40 kda) szövetorganizátor, bazális membrán Extracelluláris v. 1 membránhélix + heparán- és/v. kondroitin-szulfát Ser cukor linker hialuronát aggrekán GAG GAG Proteoglikán aggregátum (Ms: 2x10 8 ; aggrekán, kondroitin- és heparán-szulf. + ECM fehérjék; fő porckomponens) Sejt és ECM kapcsolat aktin filamentum integrin proteoglikán fibronektin keresztkötött kollagén membrán 7

8 Glikoproteinek Egy vagy több oligoszaccharid lánc (az anomer C-n keresztül) kovalensen kötve (1-70%) Extracelluláris és membrán külső oldal N-kapcsolt: glikozidos kötés Asn-hoz szintézis: ER-ben kezdődik (dolichol-foszfáthoz kötve) O-kapcsolt: glikozidos kötés Ser/Thr-hoz konszenzus: Asn-X-Ser or Asn-X-Thr Példa: Példák: O-kapcsolt Példák: N-kapcsolt Glikoproteinek Elasztáz Eritropoetin (EPO) 3 N-kapcsolt, 1 O-kapcsolt oligoszacharid lánc (szürke mag : minden N-kapcsoltnál) 8

9 Szénhidrátok, mint információhordozók Cukor kód (több infó mint fehérjékben, DNS-ben!) (kb. 20-féle monoszacharid 6,4 x 10 7 hexamer) de, elágazások, szulfonálás is Oligoszacharid térszerkezete kölcsönható fehérje leolvassa Lektinek: szénhidrát-kód felismerő fehérjék sejt-sejt felismerés, szignalizáció, adhézió, targeting konkavalin-a (növényi; Man ligandum) ricin (LD 50 1,7 mg/felnőtt; Gal( 1 4)Glc ligandum) szelektinek (C-típusú, Ca 2+ -kötő, állati sejtmembrán protein) influenza vírus hemagglutinin (sziálsav ligandum) mannóz-6-foszfát receptor (transz-golgi membránfehérje) Lektinek hidrofil hidrofób Trp indol Man-6-P receptor cukor-fehérje kölcsönhatások Ricin (heterodimer) 9

10 Lektinek lipid membrán hemagglutinin neuraminidáz sziálsav kötőhely Gazdasejt membrán Influenza vírus Neuraminidáz (szialáz) gátlószer (vírus felszabadulás gátolt) Hemagglutinin (HA) Lektinek glikoprotein glikoprotein integrin P-szelektin endotélium neutrofil rolling adhézió fertőzés helye extravazáció véráram Lektin-ligandum kötődések (limfocita eljutása fertőzés helyéhez) Sejtfelismerés és adhézió 10

11 Oligoszacharid szekvenálás Tömegspektrometria: MALDI MS, MS/MS Glikomika (teljes cukorkészletek feltárása) Összefoglalás Összetett szénhidrátok Tartalék tápanyag és szerkezeti szerep Glikokonjugátumok: Peptidoglikánok ismétlődő diszaccharid egységek Proteoglikánok ismétlődő diszaccharid egységek poliszaccharid túlsúly negatív töltés hatalmas aggregátumok membrán fehérje extracelluláris fehérje Glikoproteinek N- és O- kapcsolt membrán fehérjék, szekretált fehérjék Lektinek Szénhidrát kötő fehérjék 11

Hasonló dokumentumok

R-OH H + O H O H OH H O H H OH O H OH O H OH H H

R-OH H + O H O H OH H O H H OH O H OH O H OH H H 3. Előadás ligo- és poliszacharidok Diszacharidok Defiició: Két mooszacharid kapcsolódása éter kötéssel Leírás: Összetevők, kötéstípus, térállás R- + R glikozid Csoportosítás a kötésbe résztvevő C-atomok