Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с пептидогликаном , гликопротеином или протеогликаном .
Смотрите также: Гликопептидные антибиотики

Гликопептиды являются пептидами , которые содержат углеводные фрагменты ( гликан ) , ковалентно присоединенные к боковым цепям этих аминокислотных остатков, входящих в состав пептида.

За последние несколько десятилетий было признано, что гликаны на поверхности клетки (прикрепленные к мембранным белкам или липидам ) и гликаны, связанные с белками ( гликопротеины ), играют решающую роль в биологии. Например, эти конструкции , как было показано , играют важную роль в оплодотворении , [1] системы иммунной , [2] развитие мозга , [3] на эндокринную систему , [3] и воспаление . [3] [4] [5]

Синтез гликопептидов обеспечивает биологические зонды для исследователей к выяснению гликановой функции в природе и продуктов , которые имеют полезные терапевтические и биотехнологические приложения. [ требуется уточнение ] [ необходима цитата ]

Разнообразие гликопептидных связей [ править ]

N- связанные гликаны [ править ]

Основная статья: N-связанное гликозилирование

N- связанные гликаны получили свое название от того факта, что гликаны присоединены к остатку аспарагина (Asn, N), и являются одними из наиболее распространенных связей, встречающихся в природе. Хотя большинство N-связанных гликанов имеют форму GlcNAc-β-Asn [6], наблюдались другие менее распространенные структурные связи, такие как GlcNac-α-Asn [7] и Glc-Asn [8] . Помимо своей функции в сворачивании белка и прикреплении к клетке, N-подобные гликаны белка могут модулировать функцию белка, в некоторых случаях действуя как переключатель включения-выключения. [5]

GlcNAc-β-Asn

О- связанные гликаны [ править ]

Основная статья: О-связанное гликозилирование

О- связанные гликаны образуются посредством связи между гидроксильной боковой цепью аминокислоты (обычно из серина или треонина ) с гликаном. Большинство O- связанных гликанов имеют форму GlcNac-β-Ser / Thr или GalNac-α-Ser / Thr. [6]

GlcNac-β-Ser

C- связанные гликаны [ править ]

Из трех связей наименее распространенными и наименее понятными являются гликаны с С- связью. С-связь относится к ковалентному присоединению маннозы к остатку триптофана . Примером C-связанного гликана является α-маннозил триптофан. [9] [10]

Синтез гликопептидов [ править ]

В литературе описано несколько методов синтеза гликопептидов. Ниже перечислены наиболее распространенные из этих методов.

Твердофазный синтез пептидов [ править ]

В рамках твердофазного пептидного синтеза (SPPS) существуют две стратегии синтеза гликопептидов: линейная и конвергентная сборка. Линейная сборка основана на синтезе строительных блоков, а затем использовании SPPS для соединения строительных блоков. Схема этого подхода проиллюстрирована ниже.

Схема 1. Обзор стратегии линейной сборки.

Существует несколько методов синтеза строительного блока моносахаридной аминокислоты, как показано ниже.

Схема 2. а) Приготовление строительного блока моносахарида аминокислоты на смоле [11] б) Приготовление строительного блока моносахарида свободной аминокислоты [12]

При условии, что строительный блок из моносахаридной аминокислоты стабилен к условиям пептидного связывания, условиям снятия защиты с амина и расщеплению смолы. Линейная сборка остается популярной стратегией синтеза гликопептидов, примеры которой представлены в литературе. [13] [14] [15]

В стратегии конвергентной сборки сначала синтезируются отдельно пептидная цепь и остаток гликана. Затем гликан гликозилируется на определенный остаток пептидной цепи. Этот подход не так популярен, как линейная стратегия, из-за плохого выхода реакции на стадии гликозилирования . [16]

Другой стратегией получения библиотек гликопептидов является использование метода синтеза Glyco-SPOT. [17] Метод расширяет существующий метод синтеза SPOT. [18] В этом методе библиотеки гликопептидов производятся на поверхности целлюлозы (например, фильтровальной бумаге), которая действует как твердая фаза. Гликопептиды производятся путем выделения защищенных FMOC аминокислот, что позволяет проводить синтез в масштабе микрограммов (наномоль) с использованием очень малых количеств гликоаминокислот. Масштаб этого метода может быть преимуществом для создания библиотек для скрининга за счет использования меньшего количества гликоаминокислот на пептид. Однако для производства больших количеств гликопептидов лучше использовать традиционные твердофазные методы на основе смол.

Нативное химическое лигирование [ править ]

Нативное химическое лигирование (NCL) - это стратегия конвергентного синтеза, основанная на линейном связывании гликопептидных фрагментов. В этом методе используется хемоселективная реакция между N-концевым остатком цистеина на одном пептидном фрагменте с тиоэфиром на С-конце другого пептидного фрагмента [19], как показано ниже.

Схема 3 Механизм нативного химического лигирования

В отличие от стандартного SPPS (который ограничен 50 аминокислотными остатками) NCL позволяет создавать большие гликопептиды. Однако стратегия ограничена тем фактом, что для нее требуется остаток цистеина на N-конце , аминокислотный остаток, который редко встречается в природе. [19] Однако эта проблема была частично решена путем селективного обессеривания остатка цистеина до аланина . [20]

См. Также [ править ]

  • Углеводная химия
  • Гликопептидный антибиотик
  • Гликозилирование
  • Синтез пептидов

Ссылки [ править ]

  1. ^ Talbot P .; Шур Б.Д .; Майлз Д.Г. (2003). «Адгезия клеток и оплодотворение: этапы транспорта ооцитов, взаимодействия сперматозоидов и прозрачной оболочки и слияние сперматозоидов и яйцеклеток». Биология размножения . 68 (1): 1–9. DOI : 10.1095 / biolreprod.102.007856 . PMID  12493688 . S2CID  10166894 .
  2. ^ Радд PM; Elliott T .; Cresswell P .; Wilson IA; Двек Р.А. (2001). «Гликозилирование и иммунная система». Наука . 291 (5512): 2370–2376. Bibcode : 2001Sci ... 291.2370R . DOI : 10.1126 / science.291.5512.2370 . PMID 11269318 . 
  3. ^ а б в Варки А (1993). «Биологические роли олигосахаридов - все теории верны» . Гликобиология . 3 (2): 97–130. DOI : 10.1093 / glycob / 3.2.97 . PMC 7108619 . PMID 8490246 .  
  4. ^ Бертоцци CR; Кисслинг LL (2001). «Химическая гликобиология». Наука . 291 (5512): 2357–2364. Bibcode : 2001Sci ... 291.2357B . DOI : 10.1126 / science.1059820 . PMID 11269316 . S2CID 9585674 .  
  5. ^ а б Маверакис Э., Ким К., Шимода М., Гершвин М., Патель Ф, Уилкен Р., Райчаудхури С., Рухак Л. Р., Лебрилла CB (2015). «Гликаны в иммунной системе и измененная теория аутоиммунитета гликанов» . J Autoimmun . 57 (6): 1–13. DOI : 10.1016 / j.jaut.2014.12.002 . PMC 4340844 . PMID 25578468 .  
  6. ^ а б Флигентхарт Дж.Ф. Кассета Ф. (1998). «Новые формы гликозилирования белков». Текущее мнение в структурной биологии . 8 (5): 565–571. DOI : 10.1016 / s0959-440x (98) 80145-0 . hdl : 1874/5477 . PMID 9818259 . 
  7. ^ Shibata S .; Takeda T .; Натори Ю. (1988). «Структура нефритогенозида - нефритогенного гликопептида с альфа-N-гликозидной связью» . Журнал биологической химии . 263 (25): 12483–12485. PMID 3410849 . 
  8. ^ Виланд Ф .; Heitzer R .; Шефер В. (1983). «Аспарагинилглюкоза - новый тип углеводной связи» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 80 (18): 5470–5474. Bibcode : 1983PNAS ... 80.5470W . DOI : 10.1073 / pnas.80.18.5470 . PMC 384279 . PMID 16593364 .  
  9. ^ Debeer T .; Vliegenthart JFG; Loffler A .; Хофстинг Дж. (1995). «Остаток гексопиранозила, который C-гликозидно связан с боковой цепью триптофана-7 в человеческой РНКазе США, представляет собой альфа-мармопиранозу». Биохимия . 34 (37): 11785–11789. DOI : 10.1021 / bi00037a016 . PMID 7547911 . 
  10. ^ Ихара, Йошито; Инаи, Йоко; Икезаки, Мидори; Matsui, In-Sook L .; Манабэ, Шино; Ито, Юкисигэ (2014). «C-маннозилирование: модификация триптофана в клеточных белках». Гликонаука: биология и медицина : 1–8. DOI : 10.1007 / 978-4-431-54836-2_67-1 . ISBN 978-4-431-54836-2.
  11. ^ Янссон AM; Meldal M .; Бок К. (1990). "Активный эфир N-Fmoc-3-O- [Ac4-Alpha-D-Manp- (1-] 2) -Ac3-Alpha-D-Manp-1 -] - Треонин-O-Pfp как строительный блок в Твердофазный синтез O-связанного диманнозилгликопептида ». Буквы тетраэдра . 31 (48): 6991–6994. DOI : 10.1016 / s0040-4039 (00) 97224-1 .
  12. ^ Elofsson M .; Walse B .; Кильберг Дж. (1991). "Строительные блоки для синтеза гликопептидов - гликозилирование 3-меркаптопропионовой кислоты и аминокислот Fmoc незащищенными карбоксильными группами". Буквы тетраэдра . 32 (51): 7613–7616. DOI : 10.1016 / 0040-4039 (91) 80548-к .
  13. ^ Li HG; Ли Б .; Песня HJ; Брейдо Л .; Баскаков И.В. Ван LX (2005). «Хемоферментный синтез гликопептидов ВИЧ-1V3, несущих два N-гликана, и эффекты гликозилирования на пептидном домене». Журнал органической химии . 70 (24): 9990–9996. DOI : 10.1021 / jo051729z . PMID 16292832 . 
  14. ^ Ямамото N .; Такаянаги Й .; Ёшино А .; Сакакибара Т .; Кадихара Ю. (2007). «Подход к синтезу связанных с аспарагином сиалилгликопептидов, содержащих интактные и гомогенные ундекадиалилолигосахариды сложного типа». Химия: Европейский журнал . 13 (2): 613–625. DOI : 10.1002 / chem.200600179 . PMID 16977655 . 
  15. ^ Шао Н .; Xue J .; Го ЗВ (2003). «Химический синтез гликопептидов CD52, содержащих неустойчивую к кислотам фукозильную связь». Журнал органической химии . 68 (23): 9003–9011. DOI : 10.1021 / jo034773s . PMID 14604374 . 
  16. ^ Gamblin DP; Scanlan EM; Дэвис Б.Г. (2009). «Синтез гликопротеинов: обновление». Химические обзоры . 109 (1): 131–163. DOI : 10.1021 / cr078291i . PMID 19093879 . 
  17. ^ Mehta, AY; Veeraiah, RKH; Датта, S; Гот, СК; Hanes, MS; Gao, C; Ставенхаген, К; Кардиш, Р; Мацумото, Y; Хаймбург-Молинаро, Дж .; Бойс, М; Pohl, NLB; Каммингс, Р. Д. (29 июня 2020 г.). «Параллельный Glyco-SPOT синтез библиотек гликопептидов». Клеточная химическая биология . 27 (9): 1207–1219.e9. DOI : 10.1016 / j.chembiol.2020.06.007 . PMID 32610041 . 
  18. ^ Хильперт, К; Винклер, Д.Ф .; Хэнкок, RE (2007). «Пептидные матрицы на целлюлозной основе: SPOT-синтез, эффективный по времени и стоимости метод параллельного и адресуемого синтеза большого количества пептидов». Протоколы природы . 2 (6): 1333–49. DOI : 10.1038 / nprot.2007.160 . PMID 17545971 . S2CID 32143600 .  
  19. ^ a b Nilsson BL; Зёлльнер МБ; Рейнс RT (2005). «Химический синтез белков» . Ежегодный обзор биофизики и структуры биомолекул . 34 : 91–118. DOI : 10.1146 / annurev.biophys.34.040204.144700 . PMC 2845543 . PMID 15869385 .  
  20. ^ Ван Q .; Данишефский С.Ю. (2007). «Специальное обессеривание цистеина на основе свободных радикалов: мощный прогресс в синтезе полипептидов и гликополипептидов». Энгью. Chem . 119 (48): 9408–9412. DOI : 10.1002 / ange.200704195 . PMID 18046687 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Эмануал Маверакис; и другие. «Гликаны в иммунной системе и измененная теория аутоиммунитета гликанов» (PDF) .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с гликопептидами, на Викискладе?