Гликозилированный белок это: Гликозилирование белков — Справочник химика 21

Содержание

Гликированные протеины Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ЛЕКЦИЯ

https://doi.org/10.17816/PED10579-86

ГЛИКИРОВАННЫЕ ПРОТЕИНЫ

© Л.А. Данилова

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава России

Для цитирования: Данилова Л.А. Гликированные протеины // Педиатр. - 2019. - Т. 10. - № 5. - С. 79-86. https://doi.org/10.17816/

PED10579-86

Поступила: 12.08.2019 Одобрена: 11.09.2019 Принята к печати: 17.10.2019

Гликирование - общебиологическая реакция, характерная для всех белков. У здоровых лиц реакция гликирования протекает медленно, а наиболее активно процесс гликирования идет при гипергликемиях. Гликированные белки не могут выполнять свои функции, что приводит к нарушению метаболизма в целом. В процессе гликирования образуются конечные продукты гликирования, их структура до сих пор недостаточно изучена. Определение гли-кированных белков имеет диагностическое и прогностическое значение не только у больных сахарным диабетом. В лекции представлены оценка определения показателей гликированных протеинов (гемоглобина и белков плазмы крови) как с целью диагностики сахарного диабета, так и для определения эффективности лечения, использование показателей гликопротеинов как предикторов распространенных заболеваний и их осложнений. Показатели гликированных гемоглобинов изучались у детей больных сахарным диабетом различной степени тяжести. Было показано, что данные гликированных гемоглобинов и белков плазмы крови не всегда коррелируют с уровнем сахара в крови.

Полученные результаты исследования гликированных белков при заболеваниях щитовидной железы позволили сделать заключение о том, что гликирование имеет место не только при сахарном диабете, но и при других заболеваниях, не сопровождающихся гипергликемией. Наблюдения за больными сахарным диабетом показали, что уровни гликированных гемоглобинов и белков плазмы крови являются информативными более длительное время, чем уровень сахара в крови. Компенсация сахарного диабета у детей по уровню глюкозы не всегда совпадает с уровнями гликированных белков. Это положение позволяет сделать вывод о том, что только сочетание показателей - уровень сахара в крови, гликированных гемоглобинов и белков плазмы крови дает возможность сделать обоснованное заключение о состоянии компенсации.

Ключевые слова: гликированный гемоглобин; гликированные белки плазмы крови; сахарный диабет; гипергликемия; конечные продукты гликирования.

GLYCATED PROTEINS

© L.A. DaniLova

St. Petersburg State Pediatric Medical University, Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Russia

For citation: Danilova LA. Glycated proteins. Pediatrician (St. Petersburg). 2019;10(5):79-86. https://doi.org/10.17816/

PED10579-86

Received: 12.08.2019 Revised: 11.09.2019 Accepted: 17.10.2019

GLycation is a bioLogicaL reaction that occurs in aLL proteins. This reaction proceeds more sLowLy in heaLthy subjects and more rapidLy in patients suffering from a hypergLycemia. GLycated proteins cannot fuLfiLL their functions that couLd Lead to metaboLic disorders. The process of gLycation Leads to buiLding of advanced gLycation end-products (AGEs). The structure of AGEs has not been fuLLy researched yet. GLycated proteins have diagnostic meaning in different heaLth conditions and not onLy in patients with diabetes meLLitus. Determination of gLycated proteins LeveL (hemogLobin and pLasma proteins) in diagnostics of diabetes meLLitus and the effectiveness of its treatment; measurements of gLycated proteins couLd be used as a predictor of different iLLnesses and their compLications. GLycated hemogLobin was researched in chiLdren with diabetes meLLitus of different severity. It has been shown that the LeveL of gLycated proteins does not aLways correLate with bLood sugar LeveL. ResuLts of gLycated proteins measurements in patients with thyroid disorders shows that the gLycation takes pLace not onLy in patients with diabetes meLLitus, but aLso with other iLLnesses without hypergLycemia. Our research in patients with diabetes meLLitus has shown that the measured LeveL of gLycated proteins and pLasma proteins couLd be more significant in the course of disease than the LeveL of bLood sugar. Compensation of diabetes meLLitus in chiLdren in regard of the bLood sugar LeveL does not aLways correLate with the LeveL of gLycated

proteins. This assumption couLd Lead to the conclusion that onLy the combination of measurements Like bLood sugar, gLycated hemogLobin and gLycated proteins couLd give a fuLL picture of disease compensation. Keywords: GLycated hemogLobin; gLycated pLasma proteins; diabetes; hyperglycemia; AGE.

Реакция гликирования давно известна, но до настоящего времени недостаточно изучена. Неферментативное гликозилирование впервые описано в 1955 г. [12]. Большое количество исследований посвящено изучению гликирования гемоглобина. Это связано с тем, что эти исследования начались раньше, чем изучение гликирования других белков.

В недостаточной мере исследовано влияние гли-кированных протеинов на процессы метаболизма не только при сахарном диабете, но и при других заболеваниях.

До определенного времени реакция гликирова-ния рассматривалась как приспособительная, защитная, направленная на снижение уровня сахара в крови. Эта функция выполнялась путем активации транспорта глюкозы при образовании комплекса свободных аминных групп белков с глюкозой с возникновением нестойкой альдиминной связи, которая легко расщеплялась при достижении нормального уровня сахара в крови.

В настоящее время используются 3 вида терминологий процесса гликирования — неферментативное гликозилирование, гликирование, гликация. Под этими терминами понимают один и тот же процесс, представляющий посттрансляционную модификацию белков, протекающую без участия ферментов. Если гликозилирование является одной из стадий биосинтеза белков, в которой обязательным компонентом являются ферменты (например, гликозилтрансферазы в синтезе коллагена), тогда этот процесс называют гликозилированием.

На кафедре биохимии СПбГПМУ изучался процесс гликирования на примере гемоглобина. Научные исследования проводились на базе больницы им. К.А. Раухфуса. Определение гликированных протеинов проводили колориметрическим методом с тиобарбитуровой кислотой [5]. Проверку чувствительности метода и его информативность оценивали путем сравнения с исследованиями гликированного гемоглобина методом жидкостной хроматографии на установке фирмы «Фармация». Для подтверждения неферментативной природы реакции гликирования и доказательства возможности гликирования различных белков нами проводились исследования in vitro по гликированию чистых препаратов отдельных аминокислот, очищенных и нативных препаратов гемоглобина, альбумина, некоторых ферментов (аминотрансфераз). Результаты гликирования аминокислот показали,

что гликируются все аминокислоты, но более активно это выражено для валина, гистидина, триптофана, треонина, то есть для незаменимых аминокислот.

Нами проведено определение гликированных гемоглобинов и белков плазмы крови у 163 детей (700 проб) с инсулинзависимым сахарным диабетом и у 63 детей с другими соматическими заболеваниями, исключая наличие гипергликемии. У 1/4 части детей больных сахарным диабетом колебание гликированных гемоглобинов находилось в пределах от 3,5 до 18,3 %, гликированных белков плазмы крови — от 3,8 до 22,4 % (см. таблицу).

Проведенные исследования уровней гликиро-ванных гемоглобинов и белков плазмы крови показали, что они являются более информативными, по сравнению с уровнем сахара в крови. Уровень сахара в крови является сиюминутным показателем, зависимым от многих факторов — приема пищи, физической нагрузки, эмоционального состояния [1]. Показатели гликированный гемоглобин (ГГ) и гликированные белки (ГБ) плазмы крови информативны на протяжении длительного времени. Снижение ГГ происходит более медленно, по сравнению с ГБ плазмы крови. Поэтому для оценки эффективности лечения наиболее показательными являются ГБ. Исследование ГГ является более информативным в оценке компенсации сахарного диабета и в прогнозе осложнений. Следует отметить, что высокий уровень гликемии при сахарном диабете запоминается клетками и тканями (сетчаткой, почками) и, несмотря на дальнейшую нормализацию уровня гликемии в этих тканях, патологические процессы в них продолжаются и могут вызывать осложнения. Речь идет о так называемой метаболической памяти. В связи с этим использование одного показателя о заключении стадии сахарного диабета может быть недостаточным.

Относительно гликированных белков при других заболеваниях у детей в литературе имеются ограниченные сведения.

Нами были исследованы ГГ и ГБ у детей, страдающих заболеваниями щитовидной железы (гипотиреоз и тиреотоксикоз). В том и другом случаях показатели ГГ и ГБ отличались от показателей здоровых детей соответствующего возраста. Полученные данные свидетельствуют о том, что не только

Таблица / Table

Содержание гликированных гемоглобинов и белков плазмы крови у детей с сахарным диабетом и нарушениями функции щитовидной железы

Glycated hemoglobin and plasma proteins levels in children with Diabetes mellitus and with thyroid disorders

Исследуемая группа / Examined GROUP Количество детей / Number of children Гликированный гемоглобин / Glycated hemoglobin p к здоровым / p value Гликированные белки плазмы / Glycated plasma proteins p к здоровым / p value

Сахарный диабет 1-го типа / Diabetes type 1 декомпенсированный / decompensated субкомпенсированный / subcompensated 3 10 7,20 ± 0,71 4,00 ± 0,30 <0,001 <0,001 3,30 ± 0,25 2,20 ± 0,60 <0,001 >0,5

Сахарный диабет 2-го типа / Diabetes type 2 декомпенсированный / decompensated субкомпенсированный / subcompensated 61 27 5,20 ± 0,45 3,20 ± 0,28 <0,001 <0,001 2,60 ± 0,14 1,19 ± 0,27 <0,05 >0,5

Сахарный диабет 3-го типа декомпенсированный / Diabetes type 3 decompensated 19 6,30 ± 0,30 <0,001 7,30 ± 0,30 <0,001

Сахарный диабет впервые выявленный / Newly diagnosed diabetes декомпенсированный / decompensated субкомпенсированный / subcompensated 24 7 4,50 ± 0,40 3,35 ± 0,54 <0,001 <0,05 2,30 ± 0,20 1,70 ± 0,70 >0,5 >0,5

Латентный сахарный диабет / Latent diabetes 15 5,40 ± 0,70 <0,001 4,60 ± 0,40 <0,001

Тиреотоксикоз / Thyreotoxicosis: декомпенсированный / decompensated, компенсирован / compensated 15 12 6,56 ± 0,6 1,75 ± 0,22 <0,001 >0,5 2,84 ± 1. 1 1,50 ± 0,15 <0,05 <0,05

Гипотериоз / Hypothyreosis: декомпенсированный / decompensated, компенсирован / compensated 8 2 4,30 ± 0,70 1,55 ± 0,20 <0,05 <0,001 2,3 ± 0,09 1,55 ± 0,12 <0,05 <0,05

Здоровые дети 7-12 лет / Healthy children 35 2,03±0,46 - 2,00±0,15 -

гипергликемия является причиной гликирования белков, но и другие факторы, такие как гипоксия тканей, особенности структуры белков и пр.

По результатам обследования были отмечены существенные различия содержания ГГ и ГБ в зависимости от состояния компенсации. При тиреотоксикозе у детей, находящихся в состоянии декомпенсации содержание ГГ и ГБ повышено в 2 раза. При наступлении компенсации эти показатели снижаются ниже нормы. Декомпенсация гипотиреоза также характеризуется повышенным содержанием ГГ и ГБ. Компенсация гипотиреоза характеризуется нормальными показателями гликированных протеинов. Результаты этих исследований также показали, что гликирование является не специфической реакцией для сахарного диабета, а общебиологической, лежащей в основе посттрансляционных модификаций многих белков [5].

Определение гликированных протеинов у различных представителей животного мира показало, что наиболее интенсивно этот процесс протекает у кроликов, морских свинок и норок. Высокий уровень ГП отмечается у рыб.

Гемоглобин человека имеет 3 типа — эмбриональный, фетальный и взрослый. Каждый из представленных типов может вступать в реакцию гли-кирования с различными углеводами — глюкозой, фруктозой, глюкозо-6-фосфатом и другими сахара-ми, образуя гетерогенную группу гликированных гемоглобинов НЬА1а, НЪА1Ъ, НЬА1с. Из представленной гетерогенной группы для диагностики и оценки течения сахарного диабета используется НЬА1с, так как на его долю приходится большее количество, остальные фракции имеют минимальную концентрацию. концевым

ß-цепь / ß-chain «*

I

Вал / Val

Nh4+

Быстро / Fast

Т

H

C=O

H-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

I

Ch3-

OH

ß-цепь / ß-chain ß-цепь / ß-chain

Глюкоза / Glucose

-h3O

Hb

I

Вал / Val I

N

Медленно / _Slow » Hb

Альдимин/ Aldimine

I

Вал / Val

I

NH

= 1

H- C=O 1 Ch3

H- C 1 C=O

HO- C-H 1 HO- C-H

H- C-OH 1 H- C-OH

H- C-OH 1 H- C-OH

Ch3-OH Ch3-OH

Кетамин (HbA10) / Ketamine

Рис. 1. Гликирование гемоглобина Fig. 1. Hemoglobin glycation

валинам ß-цепей HbA (рис. 1). Гликирование в любом другом участке 8- или ß-цепей не имеет диагностического значения.

Для получения более точных показателей ГГ необходимо учитывать наличие в крови аномальных типов гемоглобина (HbF, HbH и др.), так как это может привести к неточным данным, зависящим от изменения количества гемоглобина А и продолжительности его жизни [6]. Нормальное содержание HbAlc находится в пределах от 4 до 6,5 % от уровня общего гемоглобина.

Фруктозамин также является гликированным белком. Такое название получили белки плазмы крови (преимущественно альбумин), соединенные с молекулой глюкозы. В организме человека эти белки живут примерно 2-3 недели и в течение этого времени отражают состояние углеводного обмена [1, 6].

В норме уровень фруктозамина составляет 2-2,8 ммоль/л. Компенсация сахарного диабета считается удовлетворительной, если уровень фрук-тозамина не превышает 2,8-3,2 ммоль/л, при выраженной декомпенсации он превышает 3,7 ммоль/л.

При высоком содержании ГГ изменяется кривая диссоциации кислорода (сдвиг влево), нарушается КОС (кислотно-основное состояние). Генез гипоксии тканей связан с декомпенсированой гипоксией, способствующей повышению кислорода в венозной крови [8].

Гликированный гемоглобин обладает повышенным сродством к кислороду и, находясь в окси-форме, транспортировать его в ткани не может. Таким образом, 1/5-1/6 часть гемоглобина не участвует в транспорте кислорода, что приводит к тканевой гипоксии.

Процесс гликирования — автономный процесс. Для осуществления этой реакции не нужны ферменты, которые могли бы блокировать эту реакцию. В основе гликирования лежит реакция Майяра (рис. 2).

Первый этап этой реакции — конденсация [3, 4], которая начинается с присоединения карбонильной группы альдозы (глюкозы) к свободной аминной группе аминокислот с образованием альдозлизил-амина (рис. 2, шаг А). В процессе этой реакции происходит дегидратация углевода с выделением воды, далее образуется основание Шиффа, которое характеризуется двойной связью углерода с азотом, который в них связан с арильной или алкильной группой (И-С=Ы-К). Далее основание Шиффа приобретает кольцевую структуру. Эта перестройка называется перегруппировкой Амадори, в результате которой образуется кетозамин (рис. 2, шаг В). Если в реакцию вступают другие продукты (глюкоза, глицерин), то в результате перегруппировки Амадори также образуются и 1-амино-1-диокси-2-фруктоза (рис. 2, шаг С) или монофруктозаглице-рин. Перегруппировка Амадори является важным этапом реакции Майяра.

Второй этап — распад (разложение) продуктов реакции Амадори (рис. 2, шаги Б, Е, в). При этом аминокислоты выходят из оснований Шиффа и подвергаются декарбоксилированию. Новые основания Шиффа легко гидролизуются до аминов и альдегидов. В результате разложения Стреккера выделяется углекислый газ и образуются альдегиды, которые участвуют в формировании меланоидов.

Третий этап полимеризация — образование меланоидов путем полимеризации высокореактив-

Шаг А / Сахар + Аминогруппа /

Step A Sugar + Amino Group

Гликозиламин с N-замещенным атомом + h3O / GLycoseamine with N-substituted atom + h3O

Шаг B / Step B

Шаг C / Step C

Шаг D / Step D

Шаг E / Step E

Шаг G / Step G

Перегруппировка Амадори / Amadori regroupement

1-Амино-1-диокси-2-фруктоза / 1 -Amino-1-Deoxy-2-Ketose

3h3O .

продукты деления / CarboniL, dicar- . 2

boniL partition products |

Альдегид / ALdehyde

I

Аминосоединения / Аминосоединения /

Aminocompounds Aminocompounds

I

Меланоидиновые коричневые азотистые полимеры / MeLonoidine brown nitrogen poLymers

Рис. 2. Образование конечных продуктов гликирования Fig. 2. Formation of glycation end products (AGE)

ных компонентов, образующихся на поздней стадии реакции Майяра. Эти конечные продукты гликирования (КПГ) оказывают неблагоприятные эффекты и могут нарушать функции белков (рис. 2).

Самые распространенные карбонильные КПГ — глиоксаль и метилглиоксаль — образуются двумя путями (рис. 3).

Первый путь — это реакция Майяра. Второй путь — без участия реакции Майяра. В этом случае образование КПГ идет под действием глико-токсинов, которые образуются при различных нарушениях метаболизма глюкозы: полиоловым и гесоаминовым [12]. Эти пути и ведут к образованию гликотоксинов: глиоксаля и метилглиок-саля. Гликотоксины могут разрушать цепочку или отдельные секции ДНК, усиливают процессы старения организма.

Полиоловый путь превращений глюкозы при гипергликемии приводит к образованию вторичных продуктов полиолов, которые вступают в биохимические реакции, нарушающие функции клеток, инициируют образование активных форм кислорода. Полиолы являются осмолитами, привлекают в клетку жидкости и нарушают функции

митохондрий, пероксисом, приводя даже к отеку головного мозга. Нарушение метаболизма глюкозы по гексоаминовому типу приводит к гликированию рецепторов инсулина и нарушению передачи гормонального сигнала в клетку.

В процессе гликолиза углеводов могут накапливаться триозофосфаты, которые, находясь в избы-

H

I

O=C

h-Ch3oh

Гликоальдегид / GLycoaLdehyde

H-C=O

I

C=O H

Глиоксаль / GLyoxaL

H

C=O

H-C-OH HO-C-H H-C-OH

I

H-C-OH

Ch3OH

Ациклическая глюкоза / AcycLic Glucose

H

C=O

H-C-OH

Ch3OH

Глицеральдегид / GLyceraLdehyde

CH

3 c=o

3 i

C=O H

Метилглиоксаль / MethiLgLyoxaL

Рис. 3. Образование КПГконечного продукта гликирования

без участия реакции Майяра Fig. 3. Formation of AGE without Mayer reaction

Конечные продукты гликирования / AGE

Гликированный протеин / Glycated protein

Остатки аминокислот / Amino acid residue

Перекрестная связь с другими белками / AGE cross link to other protein

Перекрестная связь между коллагеновыми волокнами / AGE cross link between collagen fibers

Рис. 4. Гликирование коллагена Fig. 4. Collagen glycation

точном количестве, перестраиваются и образовывают карбонильные соединения — диальдегид глиоксаля и метилглиоксаль. Эти токсические продукты далее могут формировать КПГ с белками, липидами и другими соединениями [1, 4, 5, 12]. Конечные продукты окисления жирных кислот — малоновый диальдегид вместе с метаболитами глюкозы (гли-оксалем и метилглиоксалем) также образуют КПГ. До настоящего времени состав КПГ окончательно не выяснен, поэтому глиоксаль и метилглиоксаль можно рассматривать как промежуточные продукты, которые имеют большие возможности превращений с различными продуктами метаболизма, особенно при гипергликемиях и других нарушениях углеводного обмена. Степень гликирования зависит не столько от уровня глюкозы, сколько от времени жизни гликированного белка, то есть от периода его обновления. В долгоживущих белках накапливается большее количество модифицированных аминных групп (гемоглобин — 100-120 дней), в короткоживущих (альбумин — 20 дней) — меньшее [5].

Наиболее частые осложнения при сахарном диабете — макро- и микрососудистые осложнения, ретинопатия, почечная недостаточность, нейропа-тии, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, в основе которых лежит процесс гликиро-вания [1, 3, 11].

Гликированные белки изменяют свойства и часто не могут выполнять свои функции. Это связано с тем, что происходит изменение заряда белка, нарушение его конформации, блокирование активного центра ферментов, нарушение поперечных сшивок в белках [1, 2, 9].

Гликировние липопротеинов ведет к повышению уровня липопротеинов низкой плотности и снижению липопротеинов высокой плотности, повышению холестерина. Гликированию подвергается также и белковая часть липопротеинов.

Гликирование коллагена ведет к гликированию белков базальных мембран сосудов, что снижает мембранный транспорт.

Гликирование белков мембран клубочков в почках приводит к развитию нефропатии.

Коллаген и эластин, находясь в стенках сосудов, в результате гликирования приобретает другие свойства — фиброзирование [3, 9], что ведет к развитию атеросклероза. Сосуды теряют основные свойства — эластичность (расширения и сокращения), то есть становятся обездвиженными (рис. 4).

Реакция Майяра (Луи Майяр иначе Луи Камилл Майар или Л. Мейлард) хорошо знакома каждому — жареное мясо, золотая корочка на хлебе, вареная сгущенка и др. [7]. Это продукты, содержащие КПГ. В здоровых тканях лиц людей, не имеющих гипергликемии, также идут процессы как гликирования, так и очищения от КПГ путем обновления клеток. Это медленные процессы, которые могут ускоряться при нарушении диеты — избыточное употребление легкоусвояемых углеводов, жареной пищи и пр.

К отрицательным воздействиям на организм относится тот факт, что незаменимые аминокислоты, более подверженные гликированию, становятся не доступными для пищеварительных ферментов. При жарении образуются коричневые корочки, которые содержат гликированные белки. Наибольший коричневый цвет дает реакция Майяра с продуктами, содержащими лизин, благодаря наличию

s-аминогруппы. Поэтому продукты, содержащие много белков, в структуре которых находится лизин, быстро темнеют, например молоко при кипячении. На цвет продуктов также влияет соотношение углеводов и белков в рационе. Для уменьшения активности реакции Майяра необходимо в продуктах исключать одно из реактивных веществ: если пища богата углеводами, то уменьшать количество белков, и, напротив, из богатой белками пищи исключать углеводы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные нами исследования и анализ отечественной и зарубежной литературы позволяют сформулировать следующие положения.

1. Реакция гликирования — посттрансляционная модификация, характерная для всех белков, всех особей животного мира, приводящая к образованию КПГ, которые оказывают негативное воздействие на процессы метаболизма.

2. Повышение уровня ГП наблюдается не только при сахарном диабете, но и в случае других заболеваний, сопровождающихся гипергликемией, гиперлипидемией, гипоксией. В связи с этим желательно более широко использовать эти показатели как предикторы или биомаркеры в диагностике заболеваний и возможных осложнений.

3. Конечные продукты гликирования в настоящее время изучены в недостаточной степени, кроме гемоглобина А1с.

4. Уровень гликемии при сахарном диабете не всегда соответствует степени гликирования. Для оценки течения СД, эффективности его лечения, заключения о компенсации необходимо использовать не только определение уровня сахара в крови, но и уровни ГГ и ГБ.

5. В настоящее время нет достаточно эффективных препаратов по ингибированию процессов глики-рования.их, эндокринных) заболеваниях у детей. -Л., 1988. - 233 c. [DaniLova LA. Sistema gemogLobina pri nekotorykh (somaticheskikh, endokrinnykh) zaboL-evaniyakh u detey. Leningrad; 1988. 233 p. (In Russ.)]

6. Егшатян Л.В., Бирюкова Е.В. Влияние железодефи-цитной анемии на значение гликированных гемо-глобинов II Лечение и профилактика. - 2015. -№ 2. - C. 60-64. [Egshatyan LV, Biryukova EV. VLiyanie zheLezo-defitsitnoy anemii na znachenie gLikirovannykh gemogLobinov. Lechenie i profilaktika. 2015;(2):60-64. (In Russ.)]

7. Kоcмачeвcкая О.В. Beздecущая реакция Майа-ра II Химия и жизнь. - 2012. - № 2. - С. 23-27.

[Kosmachevskaya OV. Vezdesushchaya reaktsiya Mayara. Khimiya i zhizn'. 2012;(2):23-27. (In Russ.)]

8. Содирхаджаева А.А., Турсунова О.А., Шарипова З.У. Влияние О2-транспортной системы крови на тканевую гипоксию у детей с сахарным диабетом 1 // Молодой ученый. - 2018. - № 8. - С. 48-51. [So-dirkhadzhaeva AA, Tursunova OA, Sharipova ZU. VLi-yanie O2-transportnoy sistemy krovi na tkanevuyu gipoksiyu u detey s sakharnym diabetom 1. Molodoy uchenyy. 2018;(8):48-51. (In Russ.)]

9. Спасаев А.А., Ращенко А.И. Терапевтический потенциал поперечных сшивок гликированных белков // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. - 2016. - № 1. - С. 12-15. [Spa-saev AA, Rashchenko AI. Terapevticheskiy potentsiaL poperechnykh sshivok gLikirovannykh beLkov. Vestnik

Volgogradskogo gosudarstvennogo meditsinskogo uni-versiteta. 2016;(1):12-15. (In Russ.)]

10. Титов В.Н., Хохлова Н.В., Ширяева Ю.К. Глюкоза, гликотоксины и продукты гликировния протеинов: роль в патогенезе// Клиническая медицина. 2013.-Т. 91. - № 3. - С. 16-24. [Titov VN, Khokhlova NV, Shiryaeva YK. Glucose, glycotoxins, and protein glyca-tion products: the role in pathogensis. Klin Med (Mosk). 2013;91(3):16-24. (In Russ.)]

11. Ahmed N, Babaei-Jadidi R, Howell SK, et al. Degradation products of proteins damaged by glycation, oxidation and nitration in clinical type 1 diabetes. Diabetologia. 2005;48(8):1590-1603. https://doi. org/10.1007/s00125-005-1810-7.

12. Kunkel H, Wallenius G. New hemoglobins in normal adult blood. Science. 1955;(122):288.

♦ Информация об авторах

Любовь Андреевна Данилова — д-р мед. наук, заведующая кафедрой биохимии. ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава России, Санкт-Петербург. E-maiL: [email protected]

♦ Information about the authors

LubovA. Danilova - MD, PhD, Dr Med Sci, Professor, Head, Department of Biochemistry. St. Petersburg State Pediatric MedicaL University, Ministry of HeaLthcare of the Russian Federation, Saint Petersburg, Russia. E-maiL: [email protected]

Неферментативное гликозилирование белков - это... Что такое Неферментативное гликозилирование белков?

биохимическая реакция присоединения моносахарида к белку и последующие превращения образовавшегося соединения, протекающие без участия ферментов, В организме здорового человека степень Н.г.б. незначительна, но при стойких гипергликемиях его интенсивность резко увеличивается. Содержание в крови несферментативно гликозилированных белков повышается при таких заболеваниях и патологических состояниях, как сахарный диабет, галактоземия, различные мелитурии, атеросклероз и др. Большинство белков (Белки), синтезируемых в организме, подвергается гликозилированию. Условно этот процесс можно разделить на ферментативный и неферментативный. Первый протекает в эндоплазматической сети клетки с участием ферментов (гликозилтрансфераз), катализирующих наращивание олигосахаридной цепи на молекуле белка и заканчивается образованием полноценного гликопротеина (см. Гликоконъюгаты). Второй представляет собой реакцию химической конденсации белка с моносахаридом и дальнейшие превращения этого соединения. Неферментативное гликозилирование происходит при нормальной функционировании белка и контакте с глюкозой (Глюкоза) или другим редуцирующим моносахаридом. Химическая конденсация является реакцией соединения амина (Nh3-группы) и альдегида (СНО-группы). Присоединение альдегида происходит, как правило, к свободной Nh3-группе концевой аминокислоты, например к валину у гемоглобина А (HbA1c), или к одной из доступных Е-аминогрупп остатка лизина (у большинства белков). Первым из неферментативно гликозилированных белков был обнаружен и подробно исследован в конце 50-х — начале 60-х гг. 20 в гликозилированный гемоглобин взрослого человека — HbA1c. Установлено, что аминокислотный состав этого белка точно соответствует составу гемоглобина взрослого человека (см. Кровь). Единственным отличием являются остатки фруктозы, присоединенные к NH2-группе концевого остатка валина в обеих β-цепях молекулы гемоглобина. Известно более 20 белков и других биологически активных аминосодержащих соединений, которые in vivo подвергаются неферментативному гликозилированию при непосредственном контакте с моносахаридами. Это различные гемоглобины (A, F, S, С, D), сывороточный альбумин, глобулины сыворотки крови, иммуноглобулины, фибрин, белки оболочек эритроцитов, интимы сосудов и стенок капилляров, коллагены, кератины, кристаллин, тубулин, миелин, некоторые ферменты (катепсин В, рибонуклеаза А, β-N-ацетил-О-глюкозаминидаза и др.), липопротеины низкой плотности, антитромбин III, инсулин, серотонин, ДНК и др. Содержание неферментативно гликозилированных соединений в организме здоровых людей невелико и составляет от 10% (гликозилированный сывороточный альбумин) до десятых долей процента от общего количества негликозилированного соединения. Однако при стойких гипергликемиях (например, при некомпенсированном сахарном диабете) концентрация неферментативно гликозилированных соединений увеличивается в 3—4 раза, а иногда и более. Неферментативное гликозилирование белков во многих случаях приводит к резкому изменению их свойств. Так, подвергшийся неферментативному гликозилированию гемоглобин — гемоглобин А обладает более высоким сродством к кислороду. Содержание гликозилированного гемоглобина в крови больных сахарным диабетом составляет до 8,5% и выше (норма — около 3%, по другим данным, 4,5—6,1%). Обнаружена прямая зависимость между содержанием в крови HbA1c и степенью диабетической ангиопатии. В старых эритроцитах содержится больше HbA1c, чем в молодых. Альбумин сыворотки крови в результате неферментативного гликозилирования теряет свои транспортные и детоксикационные свойства, перестает связывать билирубин и длинноцепочечной Жирные кислоты. Мембраны эритроцитов при неферментативном гликозилировании их белков теряют свою эластичность, в результате чего эритроцит не может изменить форму, проходя по кровеносному капилляру, диаметр которого меньше диаметра эритроцита. При этом нарушается микроциркуляция и снижается время жизни эритроцитов. Н.г.б. интимы сосудов и стенок капилляров снижает их эластичность, что при сахарном диабете приводит к нарушениям кровообращения и диабетической ангиопатии (Диабетическая ангиопатия). Иммуноглобулины при гликозилиривании теряют свои свойства, поэтому, по-видимому, при сахарном диабете снижены защитные реакции организма. Н.г.б. базальных мембран клубочковых капилляров почек вызывает утолщение этих мембран и изменение их проницаемости, чем во многом обусловлена диабетическая ангионефропатия. Коллаген соединительнотканных волокон гликозилируется по остаткам лизина и оксилизина, что мешает образованию нормальных поперечных сшивок между волокнами и приводит к снижению эластичности коллагенового волокна, особенно проявляющемуся при сахарном диабете и старении организма. Н.г.б. оболочек нервных волокон, в т.ч. миелина, вызывает изменение их функции и нарушение проведения нервного импульса, в результате чего развивается диабетическая невропатия. Установлено достоверное увеличение степени неферментативного гликозилирования при сахарном диабете кератинов волос и ногтей. При сахарном диабете, галактоземии, старении часто развивается Катаракта, обусловленная неферментативным гликозилированием основного белка хрусталика глаза кристаллина. Гликозилированный инсулин теряет способность связываться со специфическими циторецепторами. Большинство неферментативно гликозилированных белков труднее подвергается Протеолизу. Детерминантой антител к неферментативно гликозилированным белкам становится остаток фруктозы, присоединенный кетоаминной связью, что вызывает потерю этими антителами прежней строгой антигенной специфичности. Так, антитела к гликозилированному полилизину образуют комплекс антиген — антитело и с гликозилированным альбумином сыворотки крови, и с другими гликозилированными белками. У больных сахарным диабетом обнаружены аутоантитела к гликозилированным белкам, липопротеинам и др.

Стойкое снижение гипергликемии (при компенсации сахарного диабета или галактоземии) сопровождается снижением уровня Н.г.б. Другим возможным путем воздействия на этот процесс является блокирование химически активных группировок в молекулах белка и моносахарида. Ацетилирование NH2-групп кристаллина (например, ацетилсалициловой кислотой) или стабилизация его сульфгидрильных групп β-меркаптоэтанолом либо дитиоэритритолом предотвращают неферментативное гликозилирование этого белка при инкубации с глюкозой. Установлено, что нивелировать отрицательное действие Н.г.б. можно также активируя системы, участвующие в удалении из организма продуктов неферментативного гликозилирования (в частности, систему мононуклеарных фагоцитов).

Определение неферментативно гликозилированных белков чрезвычайно важно для практической медицины. Даже однократное определение в крови больного, например, HbA1c дает достоверную характеристику картины гликемии за истекшие 2—3 мес. (срок биологической жизни гемоглобина в кровотоке). Этот показатель более стабилен, чем показатель концентрации глюкозы в крови, и не подвержен циркадным и случайным колебаниям. По мнению многочисленных исследователей и по рекомендациям ВОЗ, его удобно использовать для распознавания сахарного диабета, особенно его скрытых и лабильных, трудно диагностируемых форм. Определение концентрации в крови неферментативно гликозилированного альбумина — более лабильного, чем HbA1c соединения (срок биологической жизни гликозилированного альбумина в кровотоке около 20 дней), дает возможность успешно контролировать лечение сахарного диабета или другого патологического состояния, характеризующегося высокой гипергликемией. Определение содержания в крови HbA1c или гликозилированных кератинов (в волосах, ногтях) позволяет установить степень вероятности развития осложнений при сахарном диабете или постоянной гипергликемии. Для изучения Н.г.б. большое значение имеет выбор адекватного метода исследования. Простыми, сравнительно дешевыми, достаточно чувствительными и высоко специфичными являются хроматография, электрофорез, иммунологические и химические методы. Наиболее применимыми оказались химические методы определения гликозилированных белков, к которым относятся метод, основанный на повышенной редуцирующей способности кетоаминных соединений, образующихся в процессе Н.г.б., и метод, заключающийся в количественном определении фруктозы, отщепившейся от неферментативно гликозилированного белка после гидролиза кетоаминной связи. Надежные результаты получены при использовании мягкого гидролиза кетоаминной связи в гликозилированных белках органическими кислотами (щавелевой и трихлоруксусной).

Библиогр.: Галенок В.А. и др. Роль гликозилированного гемоглобина в генезе гипоксии при сахарном диабете. Клин. мед., т. 61, № 5, с. 80, 1983; Гриншпун М.Н. и др. Клиническое значение определения гликозилированных гемоглобинов у больных сахарным диабетом, Пробл. эндокрин., т 29, № 6, с. 80, 1983.

Гликированный гемоглобин (HbA1c)

Гликированный гемоглобин (A1c) – специфическое соединение гемоглобина эритроцитов с глюкозой, концентрация которого отражает среднее содержание глюкозы в крови за период около трех месяцев.

Синонимы русские

Гликогемоглобин, гемоглобин A1c, HbA1c, гликозилированный гемоглобин.

Синонимы английские

Glycated hemoglobin, hemoglobin A1c, HbA1c, glycohemoglobin, glycosylated hemoglobin.

Метод исследования

Ионообменная высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).

Единицы измерения

% (процент).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 30 минут до исследования.
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Анализ на гликированный гемоглобин (A1c) помогает оценить среднее содержание глюкозы в крови за последние 2-3 месяца.

Гемоглобин – это находящийся внутри красных кровяных клеток (эритроцитов) белок, переносящий кислород. Существует несколько типов нормального гемоглобина, кроме того, идентифицировано много аномальных разновидностей, хотя преобладающая форма – это гемоглобин А, составляющий 95-98  % от общего гемоглобина. Гемоглобин А подразделяется на несколько компонентов, один из которых А1с. Часть циркулирующей в крови глюкозы спонтанно связывается с гемоглобином, образуя так называемый гликированный гемоглобин. Чем выше концентрация глюкозы в крови, тем больше образуется гликированного гемоглобина. Соединившись с гемоглобином, глюкоза остается "в связке" с ним до самого конца жизни эритроцита, то есть 120 дней. Соединение глюкозы с гемоглобином А называется HbA1c или A1c. Гликированный гемоглобин образуется в крови и исчезает из нее ежедневно, поскольку старые эритроциты погибают, а молодые (еще не гликированные) занимают их место.

Тест на гемоглобин A1c применяется для контроля за состоянием пациентов, которым поставлен диагноз "сахарный диабет". Он помогает оценить, насколько эффективно идет регулирование уровня глюкозы в процессе лечения.

Некоторым пациентам анализ на гемоглобин A1c назначают для диагностики диабета и преддиабетического состояния дополнительно к тесту на глюкозу в плазме крови натощак и тесту на толерантность к глюкозе.

Полученный показатель измеряется в процентах. Пациентам, страдающим диабетом, необходимо стремиться удерживать уровень гликированного гемоглобина не выше 7  %.

A1c следует указывать одним из трех способов:

  • в процентах от общего количества гемоглобина,
  • в ммоль/моль, согласно Международной федерации клинической химии и лабораторной медицины,
  • как среднее содержание глюкозы мг/дл или ммоль/л.

Для чего используется исследование?

  • Для контроля за глюкозой у больных сахарным диабетом – для них поддержание ее уровня в крови как можно ближе к норме очень важно. Это помогает минимизировать осложнения на почки, глаза, сердечно-сосудистую и нервную системы.
  • Чтобы определить среднее содержание глюкозы в крови пациента за несколько последних месяцев.
  • Чтобы подтвердить правильность принятых для лечения диабета мер и выяснить, не требуют ли они корректировок.
  • Для определения у пациентов с недавно диагностированным сахарным диабетом неконтролируемых подъемов глюкозы в крови. Причем тест может назначаться несколько раз до тех пор, пока не будет выявлен желаемый уровень глюкозы, затем его требуется повторять несколько раз в год, чтобы убедиться, что нормальный уровень сохраняется.
  • В профилактических целях, чтобы диагностировать сахарный диабет на ранней стадии.

Когда назначается исследование?

В зависимости от типа диабета и от того, насколько хорошо болезнь поддается лечению, тест на А1с проводится от 2 до 4 раз в год. В среднем пациентам с сахарным диабетом рекомендуется сдавать анализ на А1с дважды в год. Если диабет у пациента диагностирован впервые или контрольное измерение прошло неудачно, анализ назначается повторно.

К тому же данный анализ назначается, если у пациента подозревается диабет, поскольку есть симптомы повышенного содержания глюкозы в крови:

  • сильная жажда,
  • частое обильное мочеиспускание,
  • быстрая утомляемость,
  • ухудшение зрения,
  • повышенная восприимчивость к инфекциям.

Что означают результаты?

Референсные значения: 4,27 - 6,07 %.

Чем ближе уровень А1с к 7 % у пациента, страдающего диабетом, тем легче контролировать болезнь. Соответственно, с повышением уровня гликированного гемоглобина повышается и риск осложнений.

Результаты анализа на А1с интерпретируются следующим образом.

Показатель гликированного гемоглобина

Значение

4-6,2 %

У пациента нет диабета

6,5 % и больше

Пациент болен сахарным диабетом

5,7-6,4  %

Преддиабет (нарушение толерантности к глюкозе, связанное с повышенным риском диабета)

Согласно клиническим рекомендациям МЗ РФ ОО «Российской ассоциации эндокринологов» «Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом» (2019 г.), дополнительным диагностическим показателем принят среднесуточный уровень глюкозы плазмы (ССГП) за последние три месяца и его корреляция с уровнем HbA1c.

Что может влиять на результат?

У пациентов с аномальными формами гемоглобина, например у больных с серповидными эритроцитами, уровень гликированного гемоглобина будет занижен. Кроме того, если человек страдает анемией, сильными кровотечениями, результаты анализа у него тоже могут быть заниженными. Напротив, завышенными показатели А1с бывают при недостатке железа и при недавно перенесенном переливании крови (так как жидкие консерванты крови содержат высокую концентрацию глюкозы).

 Скачать пример результата

Важные замечания

Анализ на А1с не отражает резкие перепады содержания глюкозы в крови. Колебания глюкозы у пациентов с лабильным диабетом тоже не будут выявлены данным тестом.

Также рекомендуется

Кто назначает исследование?

Терапевт, эндокринолог.

Ученые показали генетическую связь процессов гликозилирования и опасных болезней человека

​Целью исследования, опубликованного в журнале Science Advances, был поиск генов, влияющих на гликозилирование иммуноглобулина G (IgG). Иммуноглобулины — это белки, которые играют роль телохранителей в человеческой иммунной системе.

Когда чужеродные субстанции (такие как бактерии и вирусы) попадают в организм, IgG подает сигнал иммунной системе о том, что что-то не в порядке. В зависимости от типа гликана, связанного с IgG, этот сигнал может либо спровоцировать, либо подавить воспаление.

Гены влияют на наше поведение и здоровье. Гены — это участки ДНК, по которым строятся белки — молекулы, являющиеся основой жизни. Белки выполняют в человеческом организме много различных функций: структурные (например, волосы формируются из белка кератина), защитные (антитела, которые защищают людей от инфекций), транспортные (гемоглобин доставляет кислород в клетки крови), а также белки участвуют в химических реакциях (например, ферменты, которые помогают нам переваривать пищу). Гликаны — это сахара, прикрепленные к поверхности белка, и можно сказать, что изучение белков без учета их гликозилирования было бы похоже на попытку интерпретировать цвет по черно-белой картине.

Количество различных гликанов, присоединенных к IgG, было измерено для более 8000 человек из четырех европейских стран и соотнесено с их генетической информацией. В итоге 33 различных региона ДНК были отмечены как влияющие на гликаны на IgG. Используя эту информацию, ученые предложили новые механизмы регулирования гликозилирования IgG и показали, что существуют генетические мутации, которые одновременно влияют на гликозилирование IgG и на риск развития различных заболеваний, таких как воспалительное заболевание кишечника, ревматоидный артрит, билиарный цирроз, астма и болезнь Паркинсона. Явление, когда один ген оказывает влияние на более чем один признак, называется плейотропией.


— Знание о том, какие гены вовлечены в гликозилирование IgG, способствует пониманию, каким образом этот процесс влияет на риск возникновения различных заболеваний. То, что гликаны изменяются при различных заболеваниях, было известно и ранее, но остается неизвестным, почему это происходит. Это исследование помогает пролить свет на различные процессы, которые вовлечены в эти комплексные процессы. Это, в свою очередь, может помочь разработать / выявить новые биомаркеры болезней или предложить новые терапевтические мишени, — комментирует ведущий научный сотрудник лаборатории теоретической и прикладной функциональной геномики Факультета естественных наук НГУ к.б.н. Яков Цепилов.

 

Исследование координировалось совместно Горданом Лауцем (G. Lauc, компании Genos LLC, Хорватия), Юрием Аульченко (НГУ и ИЦиГ) и Кэролайн Хэйвардс (C. Hayward, Институт генетики и молекулярной медицины Университета Эдинбурга, Шотландия). Компании Genos LLC и группа К. Хэйвардс из Университета Эдинбурга являются стратегическими партнерами лаборатории теоретической и прикладной функциональной геномики НГУ и лаборатории гликогеномики Института цитологии и генетики СО РАН. С российской стороны исследование было поддержано программой ТОП-100 НГУ и грантом РНФ 19-15-00115 ИЦиГ СО РАН.

На рисунке: сеть взаимодействий генов, ассоциированных с различными гликанами IgG

Гликированный гемоглобин (HbA1c)

22. Клиническая лабораторная диагностика
22.01 Общий (клинический) анализ крови 400
22.02 Общий (клинический) анализ крови развернутый (5-diff) 500
22.02.1 Общий (клинический) анализ крови развернутый + микроскопия (5-diff) 700
22.03 Определение основных групп крови (А,В,0) и резус -принадлежности 400
22.04 Аллоиммунные антитела (включая антитела к Rh-антигену) 400
22.05 Общий (клинический анализ крови развернутый (5-diff) + подсчет числа тромбоцитов (по Фонио) 600
22.06 Длительность кровотечения по Дьюку 100
22.07 Свертываемость крови по Сухареву 100
22.08 Общий (клинический) анализ мочи 300
22.09 Общий анализ мочи (без микроскопии осадка) 250
22.09.1 Анализ мочи по Зимницкому 700
22.09.2 Трехстаканная проба мочи 600
22.10 Анализ мочи по Нечипоренко 200
22.11 Анализ эякулята с фоторегистрацией и MAR-тестом (Спермограмма) 1 800
22.13 Антиспермальные антитела IgG в сперме (прямой MAR-тест) 800
22.14 Определение фрагментации ДНК сперматозоидов 5 400
22.15 Посткоитальный тест 500
22.16 Микроскопическое исследование осадка секрета простаты 300
22.17 Микроскопическое исследование синовиальной жидкости 550
22.18 Микроскопическое исследование на грибковые заболевания (кожа, ногти, волосы) 300
22.19 Микроскопическое исследование на демодекоз 300
22.20 Соскоб урогенитальный на флору 350
22.21 Микроскопическое исследование на трихомонады (Trichomonas vaginalis) 300
22.22 Системная красная волчанка. Определение LE-клеток (микроскопия) 400
22.23 Цитологическое исследование биоматериала 500
22.24 Цитологическое исследование соскоба шейки матки и цервикального канала 500
22.25 Цитологическое исследование пунктата молочной железы (1 образование) 1 000
22.26 Цитологическое исследование отделяемого молочных желез (мазок-отпечаток) 500
22.27 Цитологическое исследование пунктата молочной железы (2 и более образований) 3 000
22.28 Гистологическое исследование (1 элемент) 1 400
22.29 Исследование на уреамикоплазмы с определением чувствительности к антибиотикам 1 550
22.29.1 Исследование на уреаплазму (Ureaplasma urealyticum) с определением чувствительности к антибиотикам 750
22.29.2 Исследование на микоплазму (Mycoplasma hominis) с определением чувствительности к антибиотикам 750
22.30 Бактериологическое исследование на микрофлору 1 150
22.31 Бактериологическое исследование отделяемого половых органов 1 150
22.32 Бактериологическое исследование мочи 1 150
22.33 Соскоб со слизистой носа на эозинофилы (нозограмма) 200
22.34 Соскоб на яйца гельминтов/энтеробиоз 300
22.35 Исследование кала на яйца гельминтов и простейшие 350
22.36 Копрологическое исследование 1 000
22.37 Бактериологическое исследование секрета простаты/эякулята с определением чувствительности к антимикробным препаратам 2 560
22.38 Посев отделяемого из уха на микрофлору, определение чувствительности к антимикробным препаратам и бактериофагам (Eye Culture, Routine. Bacteria Identification. Antibiotic Susceptibility and Bacteriophage Efficiency testing) 1 600
22.39 Исследование уровня ретикулоцитов в крови 195
22.40 Исследование уровня эозинофильного катионного белка в крови 675
23. ПЦР-диагностика показать
23.01 ПЦР-диагностика хламидии трахоматис (в соскобе) 265
23.02 ПЦР-диагностика хламидии трахоматис (в синовиальной жидкости) 380
23.03 ПЦР-диагностика уреаплазмы уреалитикум + парвум (в соскобе) 265
23.04 ПЦР-диагностика микоплазмы хоминис (в соскобе) 265
23.05 ПЦР-диагностика микоплазмы гениталиум (в соскобе) 265
23.06 ПЦР-диагностика гонококка (в соскобе) 265
23.07 ПЦР-диагностика гонококка (в синовиальной жидкости) 380
23.08 ПЦР-диагностика вируса герпеса 1,2 типа (в соскобе) 265
23.09 ПЦР-диагностика вируса герпеса 6 типа в крови 500
23.10 ПЦР-диагностика вируса герпеса 6 типа в крови (количественно) 980
23.11 ПЦР-диагностика цитомегаловируса (в соскобе) 265
23.12 ПЦР-диагностика трихомонады (в соскобе) 265
23.13 ПЦР-диагностика гарднереллы (в соскобе) 265
23.14 ПЦР-диагностика кандиды (в соскобе) 265
23.15 ПЦР-диагностика кандиды (в синовиальной жидкости) 380
23.16 ПЦР-диагностика кандиды - типирование (Candida albicans/glabrata/krusei) 610
23.17 ПЦР-диагностика папилломавируса 16 тип (в соскобе) 300
23.18 ПЦР-диагностика папилломавируса 18 тип (в соскобе) 300
23.19 ПЦР-диагностика папилломавирусной инфекции 16,18 тип (количественно) 700
23.20 ПЦР-диагностика папилломавируса 6, 11 типы (в соскобе) 350
23.21 ПЦР-диагностика папилломавирусов (КВАНТ-21) 1 500
23.21.1 ПЦР-диагностика ВПЧ (вирус папилломы человека,HPV) скрининг 15 типов: 16,18,31,33,35,39,45,51,52,56,58,59,6,11,68) 650
23.21.2 ПЦР-диагностика ВПЧ (вирус папилломы человека, НРV) скрининг 14 + определение интегрированных форм вируса 900
23.22 ПЦР-диагностика 1 инфекции в крови 500
23.23 ПЦР-диагностика 1 инфекции в эякуляте 500
23.24 ПЦР-диагностика биоценоза урогенитального тракта (ФЕМОФЛОР 16) 2 500
23.24.1 Исследование микрофолоры урогенитального тракта женщин (ФЕМОФЛОР Скрин) 1 800
23.25 ПЦР-диагностика биоценоза урогенитального тракта (Андрофлор) 3 000
23.25.1 Исследование микрофлоры урогенитального тракта мужчин (Андрофлор Скрин) 1 800
23.25.2 Исследование микрофлоры урогенитального тракта мужчин -  Вирафлор-А (АФ скрин +Квант 15) 2 500
23.25.3 Исследование микрофолоры урогенитального тракта женщин -  Вирафлор-Ф  (ФФ скрин +Квант 15) 2 500
23.26 Определение ДНК вируса гепатита B (Hepatitis B virus) в крови методом ПЦР, качественное исследование 700
23.27 ПЦР-диагностика гепатита В (количественно) 3 000
23.28 Определение РНК вируса гепатита C (Hepatitis C virus) в крови методом ПЦР, качественное исследование 700
23.29 Определение генотипа вируса гепатита C (Hepatitis C virus) 800
23.30 ПЦР-диагностика гепатита С (количественно ) 3 000
23.31 ПЦР-диагностика гепатита D (качественно) 550
23.32 ПЦР-диагностика гепатита D+В (качественно) 1 000
23.33 ПЦР-диагностика ротавируса,норовируса, астровируса (качественно) 1 000
23.33.1 ПЦР-диагностика норовирусов 1,2 геногруппы (кал) 800
23.33.2 ПЦР-диагностика ротавируса, норовируса, астровируса, энтеровируса (качественно) 1 200
23.34 ПЦР-диагностика хеликобактера пилори (кал) 600
23.35 ПЦР-диагностика энтеровируса (кал) 439
23.36 ПЦР-диагностика энтеровируса (зев, нос) 1 000
23.37 ПЦР-диагностика ОКИ (острые кишечные инфекции) Аденовирусы группы F, Ротавирусы группы А, Норовирусы 2 генотипа, Астровирусы, Энтеровирус, - Шигелла, Энтероинвазивные E. coli, Сальмонелла, Термофильные Кампилобактерии (кал) 1 500
23.38 ПЦР-диагностика вируса герпеса 4 типа (Эпштейна -Барр) 350
23.39 ПЦР-диагностика вируса герпеса 4 типа (Эпштейна -Барр) в крови, качественное исследование 500
23.40 ПЦР-диагностика вируса герпеса 4 типа (Эпштейна -Барр) в крови (количественно) 980
23.41 ПЦР-диагностика мононуклеоза (Вирус Эпштейна-Барр/ Цитомегаловирус/ Вирус герпеса 6 типа) (качественно) 740
23.42 ПЦР-диагностика мононуклеоза (Вирус Эпштейна-Барр/ Цитомегаловирус/ Вирус герпеса 6 типа) (количественно) 1 330
23.43 ПЦР-диагностика токсоплазмы (кровь) 500
23.44 ПЦР-диагностика вируса краснухи (кровь) 500
23.46 ПЦР-диагностика вирусов гриппа А+В (Influenza А-В) 1500
23.47 ПЦР-диагностика ОРВИ-скрин (респираторно-синцитиальный вирус, метапневмовирус, вирус парагриппа 1,2,3,4, коронавирусы, риновирусы, аденовирусы В,С,Е, бокавирусы) 1600
23.48 ПЦР-диагностика вируса гриппа A h2N1 (свиной), h4N2 (Гонконг) 1000
23.49 ПЦР-диагностика хламидия пневмония (Chlamydophila pneumoniae) 480
23.50 ПЦР-диагностика вируса герпеса 3 типа (ветряная оспы и опоясывающий лишай) (Varicella-Zoster Virus) 350
23.51 Генетика тромбофилии (8 генов) с описанием 3 600
23.52 Генетика тромбофилии (2 гена) (для контрацепции) с описанием 2 300
23.53 ПЦР-диагностика микоплазма пневмония (Mycoplasma pneumoniae) 480
23.55 Генетика нарушения обмена фолатов с описанием  3 100
23.57 Генетика тромбофилии, обмен фолатов  с описанием 5 600
23.59 Генетическая предрасположенность к развитию рака молочной железы и яичников (BRCA-1, BRCA-2) с описанием 3 980
23.61 Генетический фактор мужского бесплодия (AZF) с описанием 3 980
23.62 Типирование генов системы HLAII класса (DQB1 - репродуктивные проблемы) 12 показателей 3 080
23.62.1 Типирование генов системы HLA II класса. Полная панель. Локусы DRB1, DQA1, DQB1.  4 300
23.62.2 Типирование генов системы HLA II класса. (DRB1 - трансплантация органов и тканей) 13 показателей. 2 000
23.62.3 Типирование генов системы HLA II класса. (DQA1 - риск развития сахарного диабета I типа) 8 показателей. 2 000
23.64 Кардиогенетика гипертонии (полная панель) с описанием 3 960
23.65 Описание результатов генетических исследований врачом-генетиком 600
23.66 ПЦР-диагностика золотистого стафилококка. Качественно, количественно и выявление метициллин-чувствительного Staphylococcus aureus. 600
23.67 ПЦР-диагностика возбудителей коклюша (Bordetella pertussis), паракоклюша (Bordetella parapertussis) и бронхисептикоза (Bordetella bronchiseptica) 600
23.68 ПЦР-диагностика коронавируса (SAR.S-CoV-2) (качественное определение) 2 000
23.69 ПЦР-диагностика коронавируса (SARS-CoV-2) (качественное определение) с выездом для забора биоматериала 2 250
23.70 ПЦР-диагностика коронавируса (SARS-CoV-2) (качественное определение) (результат на английском языке) 2 200
24. ИФА-диагностика показать
24.01 Экспресс-анализ крови на ВИЧ 330
24.02 Антитела к ВИЧ 1 и 2 и антиген ВИЧ 1 и 2 (HIV-Аг/Ат) 260
24.03 Экспресс-анализ крови на сифилис 330
24.04 Суммарные антитела к антигенам Treponema pallidum (Сифилис IgG и IgM качественно) 350
24.04.1 Сифилис РПГА (реакция пассивной гемагглютинации), качественно 330
24.04.2 Сифилис РПГА (реакция пассивной гемагглютинации), количественно (титр) 660
24.05 Экспресс-анализ крови на гепатит В 330
24.06 Определение поверхностного антигена вируса гепатита В (HBsAg, качественный тест) 330
24.07 Определение поверхностного антигена вируса гепатита В (HBsAg, количественный тест) 600
24.08 Экспресс-анализ крови на гепатит С 330
24.09 Суммарные антитела к антигенам вируса гепатита C (Ig M и Ig G качественно) 330
24.10 Исследование уровня 25-OH витамина Д в крови 2 000
24.10.1 Исследование уровня фолиевой кислоты (Folic Acid) в крови 770
24.10.2 Исследование уровня витамина В12 (цианокобаламин) в крови 615
24.11 Исследование уровня тиреотропного гормона (ТТГ) в крови 450
24.12 Исследование уровня свободного тироксина (Т4) сыворотки крови 450
24.13 Исследование уровня общего трийодтиронина (Т3) в крови 300
24.14 Исследование уровня антител к тиреоидной пероксидазе (АТ-ТПО) в крови 450
24.15 Исследование уровня антител к рецептору тиреотропного гормона (ТТГ) в крови 1 200
24.16  Исследование уровня антител к тиреоглобулину (АТ-ТГ) в крови 360
24.16.1 Исследование уровня Тиреоглубина  (Тиреоглобулин; Thyroglobulin, TG) 550
24.17 Исследование уровня адренокортикотропного (АКТГ) гормона в крови 570
24.17.1 Исследование уровня соматотропного гормона в крови (соматотропин, СТГ) 350
24.18 Исследование уровня лютеинизирующего гормона (ЛГ) в сыворотке крови 450
24.19 Исследование уровня фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в сыворотке крови 450
24.20 Исследование уровня пролактина в крови 450
24.21 Исследование уровня общего кортизола в крови 450
24.22 Исследование уровня прогестерона в крови 450
24.23 Исследование уровня эстрадиола в крови 650
24.24 Исследование уровня хорионического гонадотропина (бета-ХГЧ) в крови 500
24.25 Исследование уровня хорионического гонадотропина (бета-ХГЧ) в крови (срок выполнения 1 день) 1 000
24.26 Исследование уровня паратиреоидного гормона в крови 750
24.27 Исследование уровня ферритина в крови 500
24.28 Исследование уровня общего тестостерона в крови 450
24.28.1 Исследование уровня свободного тестостерона в крови 1 250
24.28.2 Исследование уровня дигидротестостерона (Dihydrotestosterone) в крови 1 100
24.29 Исследование уровня глобулина, связывающего половые гормоны (ССГ), в крови 650
24.30 Исследование уровня гормона ДГЭА-С(дегидроэпиандростерон-сульфат) 450
24.31 Исследование уровня 17-гидроксипрогестерона (17-OH прогестерон) в крови 500
24.32 Определение уровня антимюллерова гормона в крови 1 200
24.33 Исследование уровня Ингибина В, в крови 1 000
24.34 Исследование уровня C-пептида в крови 600
24.35 Исследование уровня инсулина крови 600
24.36 Определение антител класса M (IgM) к вирусу краснухи (Rubella virus) в крови 400
24.37 Определение антител класса G (IgG) к вирусу краснухи (Rubella virus) в крови 400
24.38 Определение антител класса M (IgM) к токсоплазме (Toxoplasma gondii) в крови 400
24.39 Определение антител класса G (IgG) к токсоплазме (Toxoplasma gondii) в крови 400
24.40 Определение антител класса M (IgM) к вирусу простого герпеса в крови 400
24.41 Определение антител класса G (IgG) к вирусу простого герпеса в крови 400
24.42 Определение антител класса M (IgM) к цитомегаловирусу (Cytomegalovirus) в крови 400
24.43 Определение антител класса G (IgG) к цитомегаловирусу (Cytomegalovirus) в крови 400
24.44 Определение антител класса G (IgG) к возбудителю описторхоза (Opisthorchis felineus) в крови 400
24.45 Определение норовирусов (1,2 геногруппа) 450
24.46 Определение антигена ротавируса в крови 450
24.47 Определение антител класса G (Ig G) к антигенам лямблий 450
24.48 Определение антител класса G (Ig G) к антигенам токсокар 410
24.49 Определение антител класса G (Ig G) к аскаридам 760
24.50 Определение антител к возбудителю брюшного тифа Salmonella typhi (РПГА) 470
24.51 Определение суммарных антител (IgА, IgМ, Ig G) к антигену CagA Helicobacter pilori 580
24.52 Определение суммарных антител ( IgА, IgM, IgG) к антигену лямблий  490
24.53 Системная красная волчанка. Антитела ( IgG) к двуспиральной (нативной) ДНК 470
24.54 Исследование уровня общего иммуноглобулина E в крови 450
24.55 Аллергопанель №1 – Смешанная (IgE к 20 респираторным и пищевым аллергенам) 4 000
24.56 Аллергопанель №2 - Респираторная (IgE к 20 респираторным аллергенам) 4 000
24.57 Аллергопанель №3 - Пищевая (IgE к 20 пищевым аллергенам) 4 000
24.58 Аллергопанель №4 - Педиатрическая (IgE к 20 «педиатрическим» аллергенам) 4 000
24.59 Экспресс-анализ кала на скрытую кровь 300
24.60 Исследование уровня простатспецифического (ПСА) антигена общего в крови 450
24.61 Экспресс-анализ крови на общий ПСА (простат-специфический антиген) 330
24.62 Исследование уровня антигена плоскоклеточной карциномы (SCC) 1 900
24.63 Исследование уровня РЭА (раково-эмбриональный антиген) 510
24.64 Исследование уровня опухолеассоциированного маркера CA 15-3 в крови (углеводный антиген рака молочной железы) 560
24.65 Исследование уровня антигена аденогенных раков CA 19-9 в крови 510
24.66 Исследование уровня антигена аденогенных раков CA 125 в крови 550
24.67 Определение антифосфолипидного синдрома (Бета-2-гликопротеин, Суммарная фракция фосфолипидов, ХГЧ, Ревматоидный фактор, Двуспиральная ДНК, Коллаген), полуколичественно 3 500
24.68 Скрининговый анализ мочи на опиаты, амфетамин, метамфетамин, кокаин, каннабиноиды и их метаболиты (иммунохроматография) 1 980
24.69 Исследование уровня Кальцитонина (Calcitonin) 850
24.70 Определение антител к циклическому цитруллинированному пептиду (АЦЦП) 1 000
24.71 Исследование уровня АФП (Альфа-фетопротеин) 310
24.72 Диагностика целиакии (Антитела к тканевой трансглутаминазе IgG: IgA) 1 500
24.73 Определение антител класса М (IgM) к коронавирусу (SARS-CoV, IgM) в крови 750
24.74 Определение антител класса G (IgG) к коронавирусу (SARS-CoV, IgG) в крови 750
24.75 Определение суммарных антител (IgM+IgG) к коронавирусу (SARS-CoV-2, IgM+IgG) в крови 1 350
25. Биохимические исследования показать
25.01 Исследование уровня глюкозы в крови 150
25.02 Глюкозотолерантный тест с определением глюкозы натощак и после нагрузки через 2 часа (включая взятие биоматериала) 600
25.03 Глюкозотолерантный тест при беременности (включая взятие биоматериала) 750
25.04 Исследование уровня гликированного гемоглобина в крови 450
25.05 НОМА Оценка инсулинорезистентности: глюкоза (натощак), инсулин (натощак), расчет индекса HOMA-IR 700
25.06 Проба Реберга (клиренс эндогенного креатинина, скорость клубочковой фильтрации) (кровь,моча) 300
25.07 Исследование уровня общего билирубина в крови 150
25.08 Исследование уровня билирубина связанного (конъюгированного) в крови 150
25.09 Определение активности аспартатаминотрансферазы (АСТ) в крови 150
25.10 Определение активности аланинаминотрансферазы (АЛТ) в крови 150
25.11 Определение активности гамма-глютамилтрансферазы (ГГТ) в крови 150
25.12 Исследование уровня лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в крови 150
25.13 Исследование уровня С-реактивного белка (СРБ) 300
25.14 Исследование уровня гомоцистеина в крови 1 100
25.15 Исследование уровня общего белка в крови 150
25.16 Суточная потеря белка в моче 160
25.17 Исследование уровня альбумина в крови 150
25.18 Исследование уровня микроальбумина в моче 250
25.19 Исследование уровня мочевины в крови 150
25.20 Исследование уровня креатинина в крови 150
25.21 Исследование уровня холестерина в крови 150
25.22 Исследование уровня холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) 250
25.23 Исследование уровня холестерина липопротеинов высокой плотности в крови (ЛПВП) 250
25.24 Исследование уровня липопротеинов в крови (триглицериды) 200
25.25 Липидограмма (холестерин, ЛПВП, ЛПНП, триглицериды, коэффициент атерогенности) 800
25.26 Исследование уровня общего магния в крови 180
25.27 Исследование уровня неорганического фосфора в крови 150
25.28 Исследование уровня общего кальция в крови 150
25.29 Исследование уровня кальция в суточной моче 160
25.30 Исследование уровня железа сыворотки крови 200
25.30.1 Исследование уровня меди (Cu) сыворотки крови 240
25.30.2 Исследование уровня цинка (Zn) сыворотки крови 240
25.31 Исследование железосвязывающей способности в крови 350
25.32 Исследование уровня трансферрина в крови 400
25.33 Электролиты (К, Na,Ca, Cl) 500
25.34 Исследование уровня амилазы в крови 150
25.35 Исследование уровня мочевой кислоты в крови 150
25.36 Исследование уровня мочевой кислоты в моче 150
25.37 Исследование уровня АСЛО в крови (антистрептолизин О, полуколичественно) 250
25.38 Исследование уровня ревматоидного фактора (полуколичественно) 250
25.39 Исследование уровня изоферментов креатинкиназы в крови(Креатинфосфокиназа КФК) 190
25.40 Исследование уровня изоферментов креатинкиназы в крови (Креатинфосфокиназа КФК -МВ) 250
25.40.1 Исследование уровня маркеров: Миоглобин/Креатинкиназа МВ/Тропонин-I 850
25.41 Исследование уровня иммуноглобулина G в крови 200
25.42 Исследование уровня щелочной фосфатазы в крови 150
25.43 Исследование уровня простатической кислой фосфатазы в крови 160
26. Коагулологические исследования(оценка системы гемостаза)показать
26.01 Активированное частичное тромбопластиновое время 200
26.02 Протромбиновый комплекс по Квику(протромбиновое время, ПТИ, МНО) 200
26.03 Исследование уровня фибриногена в крови (по Клауссу) 200
26.04 Определение тромбинового времени в крови 200
26.05 Определение концентрации Д-димера в крови 860
26.06 Определение активности антитромбина III в крови 300

Сдать анализ на гликированный гемоглобин

Метод определения колориметрический

Исследуемый материал Цельная кровь (с ЭДТА)

Доступен выезд на дом

Онлайн-регистрация

Соединение гемоглобина с глюкозой, позволяющее оценивать уровень гликемии за 1 - 3 месяца, предшествующие исследованию.

Образуется в результате медленного неферментативного присоединения глюкозы к гемоглобину А, содержащемуся в эритроцитах.

Гликированный (употребляется также термин «гликозилированный») гемоглобин присутствует в крови и у здоровых людей. Скорость этой реакции и количество образующегося гликированного гемоглобина зависят от среднего уровня глюкозы в крови на протяжении срока жизни эритроцитов. В результате реакции образуется несколько вариантов гликированных гемоглобинов: НbA1a, HbA1b, HbA1c. Последняя форма количественно преобладает и дает более тесную корреляцию со степенью выраженности сахарного диабета.

Гликированный гемоглобин отражает гипергликемию, имевшую место на протяжении периода жизни эритроцитов (до 120 суток). Эритроциты, циркулирующие в крови, имеют разный возраст. Обычно ориентируются на усреднённый срок - 60 суток.

Уровень гликированного гемоглобина является показателем компенсации углеводного обмена на протяжении этого периода. Нормализация уровня гликированного гемоглобина в крови происходит на 4 - 6-й неделе после достижения нормального уровня глюкозы. У больных сахарным диабетом уровень этого соединения может быть повышен в 2 - 3 раза.

В соответствии с рекомендациями ВОЗ этот тест признан оптимальным и необходимым для контроля сахарного диабета. Больным сахарным диабетом рекомендуется проводить исследование уровня гликированного гемоглобина не менее одного раза в квартал. Значения могут различаться между лабораториями в зависимости от применяемого аналитического метода, поэтому контроль в динамике лучше проводить в одной лаборатории или, по крайней мере, тем же методом. При контроле над лечением диабета рекомендуется поддерживать уровень гликированного гемоглобина менее 7% и пересматривать терапию при содержании гликированного гемоглобина более 8%. Указанные значения применимы только для методов определения гликированного гемоглобина сертифицированных как прослеживаемые относительно DCCT (многолетнее исследование по контролю за диабетом и его осложнениями).

Клинические исследования с использованием сертифицированных методов показывают, что рост доли гликированного гемоглобина на 1% связан с увеличением уровня глюкозы плазмы крови, в среднем, примерно на 2 ммоль/л. Гликированный гемоглобин используется как показатель риска развития осложнений диабета. Доказано, что снижение значений гликированного гемоглобина на 1/10 связано с примерно 45% снижением риска прогрессии диабетической ретинопатии.

Результаты теста могут быть ложно изменены при любых состояниях, влияющих на средний срок жизни эритроцитов крови. Кровотечения или гемолиз вызывают ложное снижение результата; гемотрансфузии, естественно, искажают результат; при железодефицитной анемии наблюдается ложное повышение результата определения гликированного гемоглобина.

Интерпретация результата может быть затруднена присутствием вариантных форм гемоглобина (в том числе наличием гемоглобина А2 при бета-талассемии, фетального гемоглобина у детей до 6 месяцев).

Литература

  1. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом (5-й выпуск). – Сахарный диабет, 2011, №3, Приложение 1, с, 4 – 72.  
  2. http://dmjournal.ru/ru/articles/catalog/2011_3_suppl/2011_3_suppl .
  3. Use of Glycated Haemoglobin (HbA1c) in the Diagnosis of Diabetes Mellitus. World Health Organization, 2011  
  4. http://www.who.int/diabetes/publications/report-hba1c_2011.pdf .
  5. Standards of Medical Care in Diabetes – 2013. American Diabetes Assoсiation. – Diabetes Care, 2013, Vol.36, Suppl. 1, S11-S66. 
http://care.diabetesjournals.org/content/36/Supplement_1/S11.full.pdf+html.

Анализ крови на гликозилированный гемоглобин в России

Анализ крови на гликозилированный гемоглобин

Вспомним для начала, что такое гемоглобин. Гемоглобин – это сложный железосодержащий белок, который выполняет основную функцию в захвате кислорода из легких и его доставке во все клетки организма, а также в обратном транспорте образовавшегося в процессе обмена веществ углекислого газа от тканей к легким. Содержится в эритроцитах и придает им красный цвет.

Гликированный гемоглобин. То, о чем мало кто догадывается.

Гликированный гемоглобин (часто встречаемое краткое обозначение — HbA1c или A1c) это биохимический маркер содержания глюкозы, которая в результате реакций необратимо связалась с гемоглобином. В отличие от простого измерения глюкозы в крови, которое показывает содержание глюкозы именно в момент взятия, HbA1c показывает усредненное содержание связанной глюкозы за длительный период.

Зачем проводится данное исследование?

Гемоглобин содержится в эритроцитах в течение всех их жизни: эритроциты кошек живут в среднем 70 дней и у собак 100 дней, а периоды их полувыведения равен 40 и 60 дней соответственно. По этим периодам и осуществляется контроль гликированного гемоглобина, что позволяет определить среднее содержание глюкозы за данные временные промежутки.

Из-за стойкости гликированного гемоглобина очень удобно контролировать состояние больных сахарным диабетом, что позволяет избежать или уменьшить влияние отдаленных последствий в виде осложнений на сердечно-сосудистую, нервную, мочевыделительную системы, а также на глаза.

Изучение уровня HbA1c позволяет врачам исключить сахарный диабет, проконтролировать правильность курса лечения, и откорректировать его, если это необходимо. Также применяется для определения бесконтрольных подъемов глюкозы.

Гипергликемия и глюкозурия могут возникать не только по причине сахарного диабета у пациента. Особенно это касается кошек, которые предрасположены к гипергликемии, вызванной выбросом адреналина.

В каких случаях назначается данное исследование:

  • Для подтверждения сахарного диабета;
  • При подозрении на сахарный диабет;
  • При повышении глюкозы по неясной причине;
  • Для мониторинга состояния животных с сахарным диабетом.

Как проходит исследование?

Перед сдачей данного анализа необходимо выдержать животное на голодной диете.

После взятия крови и получения плазмы можно приступать к исследованию. Само исследование происходит быстро благодаря современному иммунофлуоресцентному анализатору и занимает около 15 минут. Принцип иммунофлуоресценции основан на поглощении квантов света веществом, способным светиться (флуоресцировать).

Гликированный гемоглобин (HbA1c) Клиническое значение
4-6% Норма
6-8% Вероятность развития диабета
>8% Диабет
Референтные показатели (нормы) HbA1c

Тест на гликозилированный гемоглобин, который позволит отличить временную и длительную гипергликемию. Особенно, если анамнез предполагает наличие сахарного диабета, но у вас нет возможности проводить частые измерения глюкозы.

Также тест на гликозилированный гемоглобин полезен для ведения пациентов, получающих лечение от сахарного диабета, в том числе инсулинотерапию.

Пройти исследование на гликозилированный гемоглобин можно в любом филиале Ветеринарного центра доктора Базылевского А.А.

Изучение гликозилирования белков с помощью SimGlycan

Добавление углеводного фрагмента к молекуле белка называется гликозилированием белка. Это обычная посттрансляционная модификация белковых молекул, участвующих в формировании клеточной мембраны. Во время этого процесса связывание моносахаридных единиц с аминокислотными цепями создает сцену для ряда ферментативных реакций, которые приводят к образованию гликопротеинов (n- и o-связанных олигосахаридов, которые обнаруживаются в белковой единице).Предполагается, что всего 16 известных ферментов опосредуют эту реакцию. Типичный гликопротеин имеет по меньшей мере 41 связь, которая включает 8 аминокислот и 13 различных моносахаридных единиц, и включает гликофосфатидилинозитол (GPI) и фосфогликозильные связи. Гликозилирование белков помогает в правильном сворачивании белков, стабильности и межклеточной адгезии, которая обычно необходима клеткам иммунной системы. Основными местами гликозилирования белка в организме являются ER, тельце Гольджи, ядро ​​и клеточная жидкость.

Гликозилирование белков можно разделить на два основных типа:

a) N-связанное гликозилирование: Оно начинается с добавления предшественника 14-сахара к аминокислоте аспарагина. Он содержит молекулы глюкозы, маннозы и н-ацетилглюкозамина. Затем этот объект переносится в просвет ER. Фермент олигосахарилтрансфераза присоединяет олигосахаридную цепь к аспарагину, который встречается в трипептидной последовательности, Asn-X-Ser или Asn-X-Thr.X может быть любой аминокислотой, кроме пролина. Прикрепленная к олигосахариду белковая последовательность теперь правильно складывается и перемещается в тело Гольджи, где удален остаток маннозы.

b) О-связанное гликозилирование: Гликозилирование начинается с опосредованного ферментом добавления N-ацетилгалактозамина с последующим добавлением других углеводов к остаткам серина или треонина. Исследования показывают, что О-связанное гликозилирование происходит на более поздней стадии процессинга белка.

Гликозилирование | Thermo Fisher Scientific

Гликозилирование, присоединение сахарных фрагментов к белкам, представляет собой посттрансляционную модификацию (ПТМ), которая обеспечивает большее протеомное разнообразие, чем другие ПТМ.Гликозилирование имеет решающее значение для широкого спектра биологических процессов, включая прикрепление клеток к внеклеточному матриксу и белок-лигандные взаимодействия в клетке. Этот PTM характеризуется различными гликозидными связями, включая N-, O- и C-связанное гликозилирование, глипиацию (прикрепление якоря GPI) и фосфогликозилирование. Гликопротеины можно детектировать, очищать и анализировать с помощью различных стратегий, включая окрашивание и визуализацию гликанов, сшивание гликанов с агарозой или магнитной смолой для мечения или очистки или протеомный анализ с помощью масс-спектрометрии, соответственно.



Вступление

Гликозилирование является важной функцией биосинтетико-секреторного пути в эндоплазматическом ретикулуме (ER) и аппарате Гольджи. Примерно половина всех белков, обычно экспрессируемых в клетке, претерпевает эту модификацию, которая влечет за собой ковалентное добавление сахарных фрагментов к определенным аминокислотам.Большинство растворимых и мембраносвязанных белков, экспрессируемых в эндоплазматическом ретикулуме, в некоторой степени гликозилированы, включая секретируемые белки, поверхностные рецепторы и лиганды, а также резидентные белки органелл. Кроме того, некоторые белки, которые переносятся из Гольджи в цитоплазму, также гликозилируются. Липиды и протеогликаны также могут быть гликозилированы, что значительно увеличивает количество субстратов для этого типа модификации.

Объем

Гликозилирование белков выполняет в клетке несколько функций.В ER гликозилирование используется для мониторинга состояния сворачивания белков, действуя как механизм контроля качества, гарантирующий, что только правильно свернутые белки доставляются к Гольджи. Фрагменты сахара на растворимых белках могут быть связаны с помощью специфических рецепторов в сети Гольджи trans , чтобы облегчить их доставку в нужное место назначения. Эти сахара также могут действовать как лиганды для рецепторов на поверхности клетки, опосредуя прикрепление клеток или стимулируя пути передачи сигнала (1). Поскольку они могут быть очень большими и громоздкими, олигосахариды могут влиять на межбелковые взаимодействия, облегчая или предотвращая связывание белков с родственными доменами взаимодействия.Поскольку они гидрофильны, они также могут изменять растворимость белка (2).

Распределение

Гликозилированные белки (гликопротеины) обнаружены почти во всех изученных живых организмах, включая эукариоты, эубактерии и археи (3,4). У эукариот самый широкий спектр организмов, которые экспрессируют гликопротеины, от одноклеточных до сложных многоклеточных организмов.

Разнообразие гликопротеинов

Гликозилирование увеличивает разнообразие протеома до уровня, не имеющего себе равных с любой другой посттрансляционной модификацией.Клетка способна способствовать этому разнообразию, потому что почти каждый аспект гликозилирования может быть изменен, в том числе:

  • Гликозидная связь - сайт связывания гликана (олигосахарида)
  • Состав гликана - типы сахаров, которые связаны с определенным белком
  • Структура гликана - разветвленные или неразветвленные цепи
  • Длина гликана - олигосахариды с короткой или длинной цепью

Гликозилирование считается наиболее сложной посттрансляционной модификацией из-за большого количества вовлеченных ферментативных стадий (5).Молекулярные процессы гликозилирования включают связывание моносахаридов вместе, перенос сахаров с одного субстрата на другой и удаление сахаров из гликановой структуры. В отличие от других клеточных процессов, таких как транскрипция или трансляция, гликозилирование не является шаблонным, и, таким образом, все эти этапы не обязательно происходят во время каждого события гликозилирования. Вместо использования шаблонов клетки полагаются на множество ферментов, которые добавляют или удаляют сахара из одной молекулы в другую, чтобы генерировать различные гликопротеины, наблюдаемые в данной клетке.Хотя это может показаться хаотичным из-за всех задействованных ферментов, различные механизмы гликозилирования представляют собой высокоупорядоченные ступенчатые реакции, в которых активность отдельного фермента зависит от завершения предыдущей ферментативной реакции. Поскольку активность фермента зависит от типа клетки и внутриклеточного компартмента, клетки могут синтезировать гликопротеины, которые отличаются от других клеток по структуре гликанов (5).

Ферменты, которые переносят моно- или олигосахариды от донорных молекул к растущим олигосахаридным цепям или белкам, называются гликозилтрансферазами (Gtfs).Каждый Gtf обладает специфичностью для связывания определенного сахара от донора (сахарного нуклеотида или долихола) с субстратом и действует независимо от других Gtfs. Эти ферменты имеют широкий диапазон, поскольку гликозидные связи были обнаружены почти в каждой функциональной группе белка, и было показано, что гликозилирование в некоторой степени включает большинство обычно встречающихся моносахаридов (6).

Гликозидазы катализируют гидролиз гликозидных связей для удаления сахаров из белков. Эти ферменты имеют решающее значение для процессинга гликанов в ER и Golgi, и каждый фермент проявляет специфичность для удаления определенного сахара (например,g., маннозидаза).

Типы гликозилирования

Гликопептидных связей можно разделить на определенные группы в зависимости от природы связи сахар-пептид и присоединенного олигосахарида, включая N-, O- и C-связанное гликозилирование, глипирование и фосфогликозилирование. Поскольку N- и O-гликозилирование и глипиация являются наиболее часто обнаруживаемыми типами гликозилирования, в этой статье будет уделено больше внимания этим модификациям.

Типы гликозилирования
N-связка Гликан связывается с аминогруппой аспарагина в ER
О-образный Моносахариды связываются с гидроксильной группой серина или треонина в ЭПР, Гольджи, цитозоле и ядре
Глипиация Ядро гликана связывает фосфолипид и белок
С перемычкой Манноза связывается с индольным кольцом триптофана
Фосфогликозилирование Гликан связывается с серином через фосфодиэфирную связь

Белки не ограничиваются конкретным типом гликозилирования.Действительно, белки часто гликозилированы по множеству сайтов с различными гликозидными связями, что зависит от множества факторов, включая те, которые описаны ниже.

1. Доступность фермента

Гликозилирование контролируется перемещением белков в области с различными концентрациями ферментов; клетка изолирует ферменты в определенные компартменты, чтобы регулировать их активность. Напр., После того, как белок N-гликозилирован в ER, процессинг гликанов происходит поэтапно, путем доставки белков к отдельным цистернам Гольджи, которые содержат высокие концентрации специфических Gtfs и гликозидаз.

2. Аминокислотная последовательность

Помимо потребности в правильной аминокислоте (например, Asn для N-связанной; Ser / Thr для O-связанной), многие ферменты имеют согласованные последовательности или мотивы, которые обеспечивают образование гликозидной связи (6).

3. Конформация белка (наличие)

По мере того, как белки синтезируются, они начинают складываться в свою зарождающуюся вторичную структуру, что может сделать определенные аминокислоты недоступными для гликозидного связывания.Таким образом, аминокислоты-мишени должны быть конформационно доступными для того, чтобы произошло гликозилирование.


Методы обнаружения и анализа гликопротеинов

Влияние гликопротеинов на биологические процессы и болезненные состояния продолжает расширяться, стимулируя разработку стратегий обнаружения и анализа с повышенной чувствительностью и пропускной способностью для лучшего понимания их разнообразных структур и биохимии.Поскольку гликопротеины представляют собой комбинацию белка и олигосахаридов, их сложнее анализировать, чем негликозилированные белки. Кроме того, огромное разнообразие структуры и состава гликанов добавляет дополнительный уровень сложности к анализу гликопротеинов.

Окрашивание или маркировка гликанов

Из-за своей структуры фрагменты гликанового сахара не реагируют на окрашивание или мечение молекул. Чтобы преодолеть эту проблему, сахарные группы могут быть химически реструктурированы периодической кислотой, которая окисляет вицинальные гидроксильные группы на сахарах (особенно сиаловой кислоте) до альдегидов или кетонов, которые затем вступают в реакцию с множеством красителей.При окрашивании периодической кислотой по Шиффу (PAS) эта реакция используется для обнаружения и количественного определения гликопротеинов в различных биологических образцах. Периодическая кислота также может быть использована для того, чтобы сделать сахара реактивными по отношению к сшивающим агентам, которые могут быть ковалентно связаны с метящими молекулами (например, биотином) или иммобилизованным носителем (например, стрептавидином) для обнаружения или очистки. В двух представленных ниже белковых гелях сравнивается использование гликана с окрашиванием белка Кумасси.

Чувствительное специфическое окрашивание гликозилированных белков с помощью набора для окрашивания гликопротеинов. Идентичные образцы белка подвергали электрофорезу в идентичных полиакриламидных гелях, а затем окрашивали с помощью набора для окрашивания гликопротеинов Thermo Scientific Pierce (слева) или реагента Thermo Scientific GelCode Blue Staining для определения общего белка (справа). С помощью набора для окрашивания гликопротеинов выявляются только 5 или 6 белков, содержащих разную степень гликозилирования. Левая полоса на каждой панели - это предварительно окрашенный маркер MW.


Очистка или обогащение гликопротеинов

Лектины можно использовать для обнаружения и анализа функции гликопротеинов (52).Эти связывающие гликаны белки обладают высокой специфичностью в отношении отдельных сахарных фрагментов. Как описано ранее, лектины способствуют сворачиванию белков в ER, но они также имеют решающее значение для прикрепления клеток к клеткам и патоген-клетка. Хотя анти-гликановые антитела также могут связывать сахарные фрагменты, лектины используются чаще, поскольку они менее дороги, лучше охарактеризованы и более стабильны, чем антитела (52). Подобно антителам, лектины могут быть конъюгированы с зондами, такими как пероксидаза хрена, флуорофоры и биотин, и иммобилизованы на твердой подложке, включая стрептавидин и белок NeutrAvidin от Thermo Scientific.Некоторые из распространенных применений лектинов включают:

  • Идентификация гликопротеинов
  • Очистка / обогащение гликопротеинов
  • Характеристика гликоконъюгатов клеточной поверхности (например, гликопротеинов, гликолипидов, GPI-заякоренных молекул)
    • Определить относительную численность
    • Определить тканевую и клеточную локализацию
  • Поколение мутантов гликозилирования
  • Анализ активности Gtf и гликозидазы

Многие лектины коммерчески доступны для использования в этих приложениях.Самым популярным лектином является конканавалин A (ConA) из семейства Jackbean, но и другие лектины, в том числе жакалин, агглютинин зародышей пшеницы (WGA) и лектин чечевицы (LCA), также широко доступны в различных коммерческих наборах. Эти репрезентативные гели, окрашенные серебром, сравнивают результаты, полученные с использованием различных наборов для выделения гликопротеинов.

Выделение гликопротеинов из сыворотки крови человека и клеточного лизата - сравнение эффективности наборов с использованием смолы ConA. Образцы лизата белка яичников китайского хомячка (СНО) и сыворотки человека обрабатывали с помощью набора для выделения гликопротеинов Thermo Scientific Pierce, ConA и других коммерчески доступных смол ConA.На каждую смолу наносили эквивалентное количество общего белка. Фракции элюированных гликопротеинов сравнивали со смолой ConA, кипяченной в буфере SDS-PAGE для высвобождения лектинов. Все фракции нормализовали по объему и разделяли на 8-16% полиакриламидных гелях. Затем гели окрашивали серебром. (Справа) фракции гликопротеина, элюированные из нанесенного лизата СНО; (слева) элюированные фракции гликопротеина из нанесенной сыворотки человека. Стрелки указывают полосы белка, которые возникают в результате выщелачивания ConA из смолы в процессе элюирования.


Анализ гликопротеома и гликома масс-спектрометрией Гликопротеины

отличаются от других посттрансляционно модифицированных белков, потому что они представляют собой комбинацию белковой части и гликановой части, которые могут составлять значительную часть молекулярной массы молекулы.Таким образом, гликопротеины можно анализировать в целом или как отдельные компоненты. Гликопротеомика - это глобальный анализ гликозилированных белков, объединяющий обогащение гликопротеинов и протеомный анализ для систематической идентификации и количественного определения гликопротеинов в сложных системах. Это подмножество протеомики отличается от гликомики, которая ограничена всеми гликанами в системе (то есть гликомом) (53).

Как и другие протеомные анализы, идентификация и количественное определение гликопротеинов выполняется с помощью масс-спектрометрии.Базовый конвейер для гликопротеомного анализа включает (53):

  • Обогащение гликопротеинов или гликопептидов
  • Многомерное разделение методом жидкостной хроматографии (ЖХ)
  • Тандемная масс-спектрометрия
  • Анализ данных с помощью биоинформатики

Этот подход может быть выполнен до или после ферментативного расщепления гликанов с помощью эндогликаназы H (эндо H) или пептид-N4- (N-ацетил-бета-глюкозаминил) аспарагин-амидазы (PNGase), в зависимости от типа эксперимента.Количественный сравнительный гликопротеомный анализ может быть выполнен путем дифференциальной маркировки с помощью метки стабильных изотопов с помощью реагентов для аминокислот в клеточной культуре (SILAC). Кроме того, абсолютное количественное определение с помощью мониторинга выбранной реакции (SRM) может быть выполнено на целевых гликопротеинах с использованием меченных изотопами «тяжелых» эталонных пептидов.

Гликопротеомный анализ. Гликопротеины сначала перевариваются в гликопептиды и либо анализируются непосредственно с помощью жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии (ЖХ-МС / МС), либо сначала дегликозилируются, а затем обогащаются гликанами или пептидами перед анализом.


Существует множество типов и механизмов гликозилирования, наиболее распространенным из которых является N-гликозилирование. Гликозилирование часто называют посттрансляционной модификацией. Хотя это верно и для других типов гликозилирования, N-гликозилирование часто происходит ко-трансляционно, в том смысле, что гликан прикрепляется к растущему белку, когда он транслируется и транспортируется в ER.«N» в названии этого типа гликозилирования означает, что гликаны ковалентно связаны с карбоксамидным азотом на остатках аспарагина (Asn или N).

Поскольку ER является местом трансляции и процессинга большинства мембраносвязанных и секретируемых белков, неудивительно, что большинство из них являются N-связанными гликопротеинами. Помимо того, что это наиболее распространенный тип гликозилирования (90% гликопротеинов N-гликозилированы), N-связанные гликопротеины также имеют большие и часто сильно разветвленные гликаны, которые после связывания с белками проходят несколько стадий обработки.

Структура N-гликозилирования.


N-гликозилирование консервативно у эукариот и архей, и значительное количество вовлеченных ферментов и процессов также сохраняется у разных видов (7). N-гликозилирование можно разбить на отдельные события следующим образом:

  • Сборка гликанов-предшественников
  • Приложение
  • Обрезка
  • Созревание

Как описано ранее, для каждой стадии гликозилирования требуются разные ферменты, которые способствуют разнообразию образующихся гликанов (8,9).Но N-гликозилирование изначально происходит одинаково для всех белков, и разнообразие не проявляется до последующего обрезания и созревания гликанов (7).

Сборка гликанов-предшественников

Олигосахариды, присоединенные через N-гликозидные связи, происходят из молекулы-предшественника 14-сахара, состоящей из N-ацетилглюкозамина (GlcNAc), маннозы (Man) и глюкозы (Glc). Эти сахара добавляются последовательно к долихолу, полиизопреноидному липидному носителю, встроенному в мембрану ER (8,10).Первые 7 сахаров поступают из сахарных нуклеотидов (UDP- и GDP-сахара) в цитоплазму и связываются с долихолом через пирофосфатную связь (-PP-). После того, как Man 5 GlcNAc 2 -PP-долихол промежуточный завершается, весь комплекс переворачивается в просвет ER, после чего последние 7 сахаров передаются из молекул Man- и Glc-P-долихола для образования Gcl 3 Man 9 GlcNAc 2 -PP-гликан-предшественник долихола.

Гликановая насадка

Гликозилирование часто называют посттрансляционной модификацией.Хотя это верно и для других типов гликозилирования, N-гликозилирование часто происходит ко-трансляционно, в том смысле, что гликан прикрепляется к растущему белку, когда он транслируется и транспортируется в ER. «N» в названии этого типа гликозилирования означает, что гликаны ковалентно связаны с карбоксамидным азотом на остатках аспарагина (Asn или N).

Поскольку ER является местом трансляции и процессинга большинства мембраносвязанных и секретируемых белков, неудивительно, что большинство из них являются N-связанными гликопротеинами.Помимо того, что это наиболее распространенный тип гликозилирования (90% гликопротеинов N-гликозилированы), N-связанные гликопротеины также имеют большие и часто сильно разветвленные гликаны, которые после связывания с белками проходят несколько стадий обработки.

Монтаж и установка гликанов. Синтез гликанов-предшественников начинается на цитозольной поверхности эндоплазматического ретикулума (ER) и завершается после того, как структура перевернута в просвет ER. Затем олигосахаридтрансфераза (OSTase) переносит гликан-предшественник на остаток Asn на образующемся белке.


Следует отметить, что не все остатки Asn с предсказанной консенсусной последовательностью гликозилированы. Синтез белка с N-конца на C-конец приводит к транспорту растущего полипептида в ER в той же ориентации, и сворачивание белка происходит вскоре после того, как полипептид попадает в ER. Следовательно, по мере увеличения сворачивания белка OSTase менее способна получить доступ к консенсусной последовательности для переноса гликана.Действительно, гликозилировано больше N-концевых остатков Asn, чем C-концевых остатков Asn.

Обрезка гликанов в ER

Олигосахариды урезаются как в ER, так и в Гольджи гликозидазами посредством гидролиза. Однако обрезка гликанов в ER служит другой цели, чем обрезка в Golgi.

В ER гидролиз сахара используется как для мониторинга сворачивания белков, так и для определения того, когда белки должны разрушаться. Глюкозидазы I и II удаляют 2 концевых Glc из гликана-предшественника, после чего калнексин и кальретикулин, которые являются мембраносвязанными и растворимыми (соответственно) сахаросвязывающими лектинами, связываются с формирующимся гликопротеином через оставшийся Glc и действуют как шапероны, помогая белок сложить правильно.Конечный Glc вскоре гидролизуется глюкозидазой II, высвобождая гликопротеин из шаперона. Ненативные свернутые белки распознаются UDP-глюкозной гликопротеин-глюкозилтрансферазой, которая передает Glc гликопротеину, и этот белок снова связывается с лектиновыми шаперонами, чтобы облегчить правильную укладку белка (12). Этот цикл добавления и удаления Glc продолжается до тех пор, пока белок не будет правильно уложен, в это время он не будет регликозилироваться, и гликопротеин будет перемещен в Golgi для дальнейшего процессинга (13).Гликановая структура для всех правильно свернутых гликопротеинов, которые идут к Гольджи, - это Man9GlcNAc2 у высших эукариот.

Резидентная маннозидаза ER (ERManI) играет ключевую роль в идентификации белков, которые не могут правильно сворачиваться. Белки, которые теряют 3-4 остатка маннозы в ER из-за активности ERManI, транспортируются из ER и дегликозилируются гликаназой N (удаляет весь гликан en bloc ) и доставляются в ER-ассоциированную деградацию (ERAD) (14,15, 16,17). Считается, что ERManI действует как своего рода таймер, потому что он имеет медленную скорость гидролиза маннозы, что позволяет возникающим белкам многократно повторять циклы регликозилирования, чтобы попытаться правильно свернуться, прежде чем остатки маннозы будут удалены и белок станет мишенью для деградации (18).

Созревание гликанов в Гольджи

К этому моменту во время гликозилирования все N-связанные гликопротеины имеют одинаковую структуру гликанов-предшественников. Обработка гликанов в аппарате Гольджи сочетает в себе как обрезку, так и добавление сахаров, чтобы разнообразить гликаны на отдельных гликопротеинах. Как и в случае биосинтеза гликанов-предшественников, этот путь созревания для образования различных олигосахаридов очень упорядочен, так что каждый этап зависит от предыдущего этапа. С этой целью Гольджи разделяет определенные ферменты на разные цистерны, чтобы облегчить этот поэтапный процесс.

Компартментализация фермента Гольджи. Ферменты, которые опосредуют процессинг гликанов в аппарате Гольджи, разделены на отдельные цистерны, чтобы гарантировать, что гликозилирование происходит поэтапно.


Конечные гликановые структуры можно в общих чертах разделить на две группы:

  • Сложные олигосахариды - содержат несколько типов сахаров
  • Олигосахариды с высоким содержанием маннозы - несколько остатков маннозы
  • Гибрид - ответвления высокоманнозных и сложных олигосахаридов

Гликаны, предназначенные для сложных олигосахаридов, урезаются маннозидазой Гольджи I и II и гликозилируются трансферазой GlcNAc, в результате чего образуется общая сердцевина (7,12).Затем ядро ​​становится субстратом для множества Gtfs, которые последовательно переносят сахарные фрагменты из сахарных нуклеотидов для создания разветвленных и разветвленных олигосахаридных цепей переменной длины GlcNAc, галактозы (Gal), N-ацетилнейраминовой кислоты (NANA или сиаловой кислоты) и фукозы. Любые гликопротеины, которые проходят этот процессинг на стадии общего ядра, становятся устойчивыми к удалению гликанов эндогликозидазой H (эндо H), которая используется экспериментально для определения того, содержат ли гликопротеины высокоманнозу или сложные олигосахариды.

В отличие от сложных олигосахаридов, олигосахариды с высоким содержанием маннозы не несут другие сахарные фрагменты, хотя некоторые из остатков Man часто обрезаются маннозидазой Гольджи I. Будет ли гликан переработан в сложный олигосахарид, а не оставаться олигосахаридом с высоким содержанием маннозы, зависит от доступность процессирующих ферментов для гликана, чему может препятствовать конформация гликопротеина. Некоторые гликопротеины содержат гибридные олигосахариды, состоящие из комбинации сложных и высокоманнозных гликанов.

Созревание гликанов. После первоначальной обрезки в ER гликопротеин переправляется в Гольджи, где маннозидаза Гольджи I удаляет несколько сахаров маннозы. Гликаны, которые не подвергаются дальнейшему гликозилированию, называются олигосахаридами с высоким содержанием маннозы. Дальнейшее добавление и удаление сахара дает общий сердцевинный олигосахарид, к которому несколько Gtfs добавляют разные сахара для получения очень вариабельных сложных олигосахаридов. Созревание гликанов за пределами общего ядра обеспечивает нечувствительность к эндо H.Гликаны могут быть высокоманнозными, комплексными или их комбинацией (т.е. гибридным олигосахаридом).


Хотя N-гликозилирование является наиболее распространенной гликозидной связью, O-гликопротеины также играют ключевую роль в биологии клетки (19). Этот тип гликозилирования необходим для биосинтеза муцинов, семейства сильно O-гликозилированных высокомолекулярных белков, которые образуют слизистые выделения.O-гликозилирование также имеет решающее значение для образования белков ядра протеогликана, которые используются для создания компонентов внеклеточного матрикса. Кроме того, антитела часто сильно O-гликозилированы.

О-гликозилирование происходит посттрансляционно по боковым цепям серина и треонина в аппарате Гольджи. N-гликозилирование не препятствует возникновению другого, поскольку O-гликозилирование обычно происходит на гликопротеинах, которые были N-гликозилированы в ER. Помимо разной связи, O-гликозилирование также различается по методу гликозилирования.В то время как гликан-предшественник переносится en bloc к Asn посредством N-гликозилирования, сахара добавляются по одному к остаткам серина или треонина. О-гликозилирование также может происходить с гидроксилизином и гидроксипролином, окисленными формами лизина и пролина, соответственно, которые содержатся в коллагене (19). Кроме того, O-связанные гликаны обычно имеют гораздо более простые структуры олигосахаридов, чем N-связанные гликаны.

Механизм

O-гликозидный механизм не такой сложный, как механизм N-гликозилирования.Белки, поступающие в Гольджи, чаще всего O-гликозилируются трансферазой N-ацетилгалактозамина (GalNAc), которая переносит один остаток GalNAc на β-OH группу серина или треонина. На сегодняшний день нет известной консенсусной последовательности для этого фермента, хотя структурные мотивы были охарактеризованы. Некоторые белки O-гликозилированы GlcNAc, фукозой, ксилозой, галактозой или маннозой, в зависимости от клетки и вида (6,20). Как и в случае N-гликозилирования, нуклеотиды сахаров используются в качестве доноров моносахаридов для O-гликозилирования.Вслед за этим первым сахаром к растущей гликановой цепи последовательно добавляется очень изменчивое количество сахаров (от нескольких до более 10). O-гликозилирование также может происходить в цитозоле и ядре, чтобы регулировать экспрессию генов или передачу сигнала через другие Gtfs (21).


Ковалентное присоединение якоря гликозилфосфатидилинозитола (GPI) является обычной посттрансляционной модификацией, которая локализует белки на клеточных мембранах.Этот особый вид гликозилирования широко обнаруживается на поверхностных гликопротеинах у эукариот и некоторых архей (22).

Якоря

GPI состоят из:

  • Фосфоэтаноламинный линкер, связывающийся с С-концом целевых белков
  • Структура ядра гликана
  • Фосфолипидный хвост, закрепляющий структуру в мембране
Структура глипиации.

И липидный фрагмент хвоста, и сахарные остатки в гликановом ядре имеют значительные вариации (23,24,25,26,27,28), демонстрируя огромное функциональное разнообразие, которое включает передачу сигналов, адгезию клеток и иммунное распознавание (29). .Якоря GPI также могут быть расщеплены ферментами, такими как фосфолипаза C, для регулирования локализации белков, которые закреплены на плазматической мембране.

Механизм

Подобно гликану-предшественнику, используемому для N-гликозилирования, биосинтез GPI-якоря начинается на цитоплазматической створке ER и завершается на просветной стороне. Во время этого процесса 3–4 человека и различные другие сахара (например, GlcNAc, Gal) встраиваются в молекулу фосфатидилинозитола (PI), встроенную в мембрану, с использованием сахаров, полученных из сахарных нуклеотидов и долихол-P-маннозы вне и внутри ER. соответственно.Кроме того, 2–3 линкерных остатка фосфоэтаноламина (EtN-P) передаются из фосфатидилэтаноламина в просвет ER для облегчения связывания якоря с белками (30,31,32,33,34).

Белки, предназначенные для глипирования, имеют 2 сигнальные последовательности:

  • N-терминальная сигнальная последовательность, которая направляет ко-трансляционный транспорт в ER
  • .
  • C-концевая сигнальная последовательность, которая распознается трансамидазой GPI (GPIT) (29)

GPIT не имеет консенсусной последовательности, но вместо этого распознает мотив С-концевой последовательности, который позволяет ему ковалентно присоединять якорь GPI к аминокислоте в последовательности.Эта C-концевая последовательность встраивается в мембрану ER сразу после трансляции, и затем белок отщепляется от последовательности и присоединяется к предварительно сформированному якорю GPI (35,36,37).


C-маннозилирование представляет собой другой подход к гликозилированию, потому что реакция образует углерод-углеродные связи, а не углерод-азотные или углерод-кислородные связи. C-маннозилтрансфераза (c-Mtf) связывает C1 маннозы с C2 индольного кольца триптофана (38).Фермент распознает специфическую последовательность Trp-X-X-Trp и переносит остаток маннозы от долихол-P-Man к первому Trp в последовательности (39,40,41).

C-маннозилирование было обнаружено во многих клеточных линиях (42) и микросомах печени крыс (40). Специфические белки, которые являются C-гликозилированными, включают Trp2 в РНКазе (43), рецептор эритропоэтина и IL-12B (5). Биологическая функция C-гликозилирования неизвестна, но текущие исследования сосредоточены на синтезе C-гликозилированных молекул растениями, насекомыми и бактериями для открытия лекарств, поскольку они устойчивы к метаболическому гидролизу.


Этот тип посттрансляционной модификации ограничен паразитами (например, Leishmania и Trypanosoma ) и плесневыми грибами (например, Dictyostelium ) и характеризуется связыванием гликанов с серином или треонином через фосфодиэфирные связи (44 ). У некоторых видов паразитов, таких как Leishmania , фосфогликозилирование является наиболее распространенной посттрансляционной модификацией (45,46) и используется для создания протеофосфогликанов (PPG), которые имеют решающее значение для защиты от комплемента хозяина (47) и способствуют агрегации паразитов. в хосте (48).Подобно N-гликозилированию, фосфогликозилирование происходит путем переноса предварительно изготовленного фосфогликана из мембраносвязанной молекулы через фосфогликозилтрансферазу (PTase), хотя точная структура и фермент варьируются в зависимости от вида (44).


Модификации постгликозилирования

Помимо нескольких типов гликозилирования, происходящих в одном и том же протеине, гликаны могут быть дополнительно модифицированы для увеличения разнообразия гликопротеинов в данном протеоме.В число этих модификаций входят:

  • Сульфатирование по остаткам Man и GlcNAc в производстве гликозаминогликанов (ГАГ), которые являются компонентами протеогликанов во внеклеточном матриксе
  • Ацетилирование сиаловой кислоты для облегчения белок-белковых взаимодействий (49,50,51)
  • Фосфорилирование, например, с помощью остатков Man на предшественниках лизосомных белков (маннозо-6-фосфат) для обеспечения доставки в лизосомы путем связывания с маннозо-6-фосфатным рецептором (M6PR) в Golgi

  1. Wormald MR et al.(2002) Конформационные исследования олигосахаридов и гликопептидов: комплементарность ЯМР, рентгеновской кристаллографии и молекулярного моделирования. Chem Rev 102: 371–86.
  2. Радд П.М., Двек Р.А. (1997) Гликозилирование: неоднородность и трехмерная структура белков. Crit Rev Biochem Mol Biol 32: 1–100.
  3. Lechner J, Wieland F (1989) Структура и биосинтез прокариотических гликопротеинов. Annu Rev Biochem 58: 173–94.
  4. Messner P (1997) Бактериальные гликопротеины. Glycoconj J 14: 3–11.
  5. Walsh C (2006) Посттрансляционная модификация белков: Расширение инвентаря природы. Энглвуд (Колорадо): издатели Робертс и Ко. XXI, стр. 490.
  6. Spiro RG (2002) Гликозилирование белков: природа, распределение, ферментативное образование и последствия гликопептидных связей для болезней. Гликобиология 12: 43R – 56R.
  7. Trombetta ES (2003) Вклад N-гликанов и их процессинг в эндоплазматическом ретикулуме в биосинтез гликопротеинов. Гликобиология 13: 77R – 91R.
  8. Burda P, Aebi M (1999) Долихоловый путь N-связанного гликозилирования. Biochim Biophys Acta 1426: 239–57.
  9. Dempski RE, Jr., Imperiali B (2002) Олигосахарилтрансфераза: привратник секреторного пути. Curr Opin Chem Biol 6: 844–50.
  10. Дин Н. (1999) Аспарагин-связанное гликозилирование в дрожжах Гольджи. Biochim Biophys Acta 1426: 309–22.
  11. Bause E, Legler G (1981) Роль гидроксиаминокислоты в триплетной последовательности Asn-Xaa-Thr (Ser) на стадии N-гликозилирования во время биосинтеза гликопротеинов. Biochem J 195: 639–44.
  12. Roth J (2002) N-гликозилирование белков по секреторному пути: взаимосвязь с топографией и функцией органелл, контролем качества белка и клеточными взаимодействиями. Chem Rev 102: 285–303.
  13. Ellgaard L, Helenius A (2003) Контроль качества эндоплазматического ретикулума. Nat Rev Mol Cell Biol 4: 181–91.
  14. Ermonval M et al. (2001) Структура N-гликана короткоживущего варианта рибофорина I, экспрессированного в линии клеток с дефектом гликозилирования Madia214, выявляет роль маннозидазы, которая не является маннозидазой I ER, в процессе деградации гликопротеина. Гликобиология 11: 565–76.
  15. Frenkel Z et al. (2003) Связанная с эндоплазматическим ретикулумом деградация гликопротеинов млекопитающих включает обрезку сахарной цепи до Man6-5GlcNAc2. J Biol Chem 278: 34119–24.
  16. Хосокава Н. и др. (2003) Усиление деградации эндоплазматического ретикулума (ER) неправильно свернутого Null Hong Kong alpha1-антитрипсина под действием ER маннозидазы I. J Biol Chem 278: 26287–94.
  17. Kitzmuller C et al. (2003) Обработка N-связанных гликанов во время деградации, связанной с эндоплазматическим ретикулумом, короткоживущего варианта рибофорина I. Biochem J 376: 687–96.
  18. Lederkremer GZ, Glickman MH (2005) Окно возможностей: определение времени деградации белка путем сокращения сахаров и убиквитинов. Trends Biochem Sci 30: 297–303.
  19. Gemmill TR, Trimble RB (1999) Обзор структур N- и O-связанных олигосахаридов, обнаруженных у различных видов дрожжей. Biochim Biophys Acta 1426: 227–37.
  20. Dell A, Morris HR (2001) Определение структуры гликопротеинов с помощью масс-спектрометрии. Наука 291: 2351–6.
  21. Lamarre-Vincent N, Hsieh-Wilson LC (2003) Динамическое гликозилирование фактора транскрипции CREB: потенциальная роль в регуляции генов. J Am Chem Soc 125: 6612–3.
  22. Кобаяши Т. и др. (1997) Присутствие GPI-связанных белков в архебактериях Sulfolobus acidocaldarius, тесно связанных с эукариотами. Biochim Biophys Acta 1334: 1–4.
  23. Nosjean O et al. (1997) GPI-белки млекопитающих: сортировка, расположение на мембране и функции. Biochim Biophys Acta 1331: 153–86.
  24. Thomas JR et al. (1990) Структура, биосинтез и функция гликозилфосфатидилинозитолов. Биохимия 29: 5413–22.
  25. Ikezawa H (2002) Белки, заякоренные гликозилфосфатидилинозитолом (GPI). Biol Pharm Bull 25: 409–17.
  26. Brewis IA et al. (1995) Структуры гликозил-фосфатидилинозитоловых якорей дипептидазы почечной мембраны свиньи и человека. Комплексные структурные исследования свиного якоря и межвидовое сравнение структур гликанового ядра. J Biol Chem 270: 22946–56.
  27. Low MG (1989) Гликозил-фосфатидилинозитол: универсальный якорь для белков клеточной поверхности. FASEB J 3: 1600–8.
  28. Low MG, Saltiel AR (1988) Структурные и функциональные роли гликозил-фосфатидилинозитола в мембранах. Наука 239: 268–75.
  29. Vainauskas S, Menon AK (2006) Фосфат этаноламина, связанный с первым маннозным остатком липидов гликозилфосфатидилинозитола (GPI), является главной особенностью структуры GPI, которая распознается трансамидазой GPI человека. J Biol Chem 281: 38358–64.
  30. Menon AK et al. (1993) Фосфатидилэтаноламин является донором концевой фосфоэтаноламиновой группы в трипаносомных гликозилфосфатидилинозитах. EMBO J 12: 1907–14.
  31. Menon AK et al. (1990) Биосинтез липидов гликозил-фосфатидилинозитола в Trypanosoma brucei: участие маннозил-фосфорилдолихола в качестве донора маннозы. EMBO J 9: 4249–58.
  32. Menon AK, Stevens VL (1992) Фосфатидилэтаноламин является донором остатка этаноламина, связывающего гликозилфосфатидилинозитоловый якорь с белком. J Biol Chem 267: 15277–80.
  33. Orlean P (1990) Долихолфосфатманнозинтаза необходима in vivo для закрепления гликозилфосфатидилинозитола на мембране, маннозилирования O и N-гликозилирования белка у saccharomyces cerevisiae. Mol Cell Biol 10: 5796–805.
  34. Imhof I et al. (2000) Фосфатидилэтаноламин является донором фосфорилэтаноламина, связанного с альфа-1,4-связанной маннозой дрожжевых GPI-структур. Гликобиология 10: 1271–5.
  35. Киношита Т. и др. (1995) Дефектный синтез якоря гликозилфосфатидилинозитола и пароксизмальная ночная гемоглобинурия. Adv Immunol 60: 57–103.
  36. Гербер Л.Д. и соавт. (1992) Фосфатидилинозитолгликан (PI-G) заякоренные мембранные белки. Аминокислотные потребности, прилегающие к сайту расщепления и присоединения PI-G в COOH-концевом сигнальном пептиде. J Biol Chem 267: 12168–73.
  37. Udenfriend S, Kodukula K (1995) Как создаются гликозилфосфатидилинозитол-заякоренные мембранные белки. Annu Rev Biochem 64: 563–91.
  38. de Beer T et al. (1995) Гексопиранозильный остаток, который С-гликозидно связан с боковой цепью триптофана-7 в человеческой РНКазе Us, представляет собой альфа-маннопиранозу. Биохимия 34: 11785–9.
  39. Krieg J et al. (1998) Сигнал распознавания для C-маннозилирования Trp-7 в РНКазе 2 состоит из последовательности Trp-x-x-Trp. Mol Biol Cell 9: 301–9.
  40. Doucey MA et al. (1998) С-маннозилирование белка катализируется ферментами, и в качестве предшественника используется долихил-фосфат-манноза. Mol Biol Cell 9: 291–300.
  41. Hartmann S, Hofsteenge J (2000) Пропердин, положительный регулятор комплемента, сильно C-маннозилирован. J Biol Chem 275: 28569–74.
  42. Krieg J et al. (1997) С-маннозилирование РНКазы 2 человека - это внутриклеточный процесс, осуществляемый множеством культивируемых клеток. J Biol Chem 272: 26687–92.
  43. Loffler A et al. (1996) Спектроскопический и химический анализ белков демонстрирует присутствие С-маннозилированного триптофана в интактной человеческой РНКазе 2 и ее изоформах. Биохимия 35: 12005–14.
  44. Haynes PA (1998) Фосфогликозилирование: новый структурный класс гликозилирования? Гликобиология 8: 1–5.
  45. Ilg T (2000) Протеофосфогликаны Leishmania. Паразитол сегодня 16: 489–97.
  46. McConville MJ et al. (2002) Секреторный путь паразитов трипаносоматид. Microbiol Mol Biol Rev 66: 122–54.
  47. Sacks DL et al. (2000) Роль фосфогликанов во взаимодействиях Leishmania и песчаных мух. Proc Natl Acad Sci USA 97: 406–11.
  48. Bates PA, Rogers ME (2004) Новое понимание биологии развития и механизмов передачи Leishmania. Curr Mol Med 4: 601–9.
  49. Rogers GN et al. (1986) Вирус гриппа c использует 9-O-ацетил-N-ацетилнейраминовую кислоту в качестве детерминанты рецептора с высоким сродством для прикрепления к клеткам. J Biol Chem 261: 5947–51.
  50. Schultze B, Herrler G (1992) Коронавирус крупного рогатого скота использует N-ацетил-9-O-ацетилнейраминовую кислоту в качестве детерминанты рецептора для инициации инфицирования культивируемых клеток. J Gen Virol 73 (Pt 4): 901–6.
  51. Schultze B, Herrler G (1993) Распознавание N-ацетил-9-O-ацетилнейраминовой кислоты коронавирусом крупного рогатого скота и вирусом гемагглютинирующего энцефаломиелита. Adv Exp Med Biol 342: 299–304.
  52. Cummings RD, Etzler ME (2009) Антитела и лектины в гликановом анализе. В: Основы гликобиологии, 2-е издание . Колд-Спринг-Харбор (Нью-Йорк): Лаборатория Колд-Спринг-Харбор.
  53. Pan S et al. (2011) Гликопротеомика на основе масс-спектрометрии - с точки зрения протеомики. Протеомика клеток Mol 10: R110 003251.

Гликозилированный белок - обзор

ii) Вхождение вируса

Когда gp120 ВИЧ связывается с CD4, конформация gp120 изменяется таким образом, что открывается гипервариабельная область V3, способная связываться с рецепторами хемокинов. Взаимодействие комплекса CD4-gp120 с хемокиновым рецептором дополнительно регулирует конформацию шипа оболочки, так что фузогенный домен на N-конце молекулы gp41 приводится в контакт с мембраной клетки-хозяина.Фузогенный домен gp41 богат глицином и гидрофобен, свойства, которые способствуют его встраиванию в мембрану клетки-хозяина и, в конечном итоге, слиянию двух мембран. Затем вирус эффективно переносится внутрь клетки. In vitro эксперименты с ВИЧ R5 подтвердили, что gp120, CD4 и CCR5 могут участвовать в трехмолекулярном комплексе, тогда как gp120, CD4 и CXCR4 могут делать то же самое с ВИЧ X4. Образование этих тримолекулярных комплексов in vitro можно заблокировать, добавляя хемокины RANTES или MIP-1α (природные лиганды для CCR5) в первом случае или SDF (природный лиганд для CXCR4) во втором.Остатки во всех четырех внеклеточных доменах CCR5 необходимы для взаимодействия с gp120 и CD4, тогда как остатки в первой и второй внеклеточных петлях CXCR4 выполняют ту же функцию для этого рецептора. Хотя сигнальные функции CCR5 и CXCR4, по-видимому, не требуются для проникновения ВИЧ в клетки-хозяева, передача сигналов, запускаемая при взаимодействии этих рецепторов, может способствовать разрушению клеток-хозяев, особенно инфицированных нейронов. Исследования линий нейрональных клеток in vitro показали, что вовлечение CXCR4 полипротеином Env вызывает апоптоз этих нейронов.Актуальность этого наблюдения для других типов клеток изучается.

По крайней мере, in vitro, штаммов ВИЧ, которые связываются с CD4, могут использовать более широкий спектр хемокиновых рецепторов, включая CCR2B и CCR3, чем штаммы, которые не могут связываться с CD4. Как эти другие хемокиновые рецепторы способствуют ВИЧ-инфекции in vivo , остается неясным. Исследования ВИЧ-инфекции in vitro также показали, что в отсутствие CD4 вирус может использовать рецепторы маннозы на астроцитах, протеоглциканы на эндотелиальных клетках и галактозилцерамид на нейронах.Однако, in vivo, существует значительный отбор против субштаммов ВИЧ, которые используют эти методы, потому что области связывания шипа оболочки с этими нехемокиновыми рецепторами сравнительно открыты. Таким образом, нейтрализующие антитела, направленные против этих эпитопов, могут обеспечить эффективную защиту от инфекции. Напротив, область V3 gp120 скрыта от антител до тех пор, пока этот вирусный белок не свяжется с CD4 плюс CCR5 или CXCR4, и к этому моменту антителам уже слишком поздно блокировать проникновение вируса.Таким образом, субштаммы ВИЧ, использующие путь проникновения в хозяйскую клетку через CD4-хемокиновый рецептор, вскоре доминируют над инфекцией.

Помимо инфекции, опосредованной рецептором хозяина, ВИЧ может переноситься в Т-клетки с помощью другого механизма, называемого переносом . Во время носительства инфицированные APC, которые сталкиваются с CD4 + Т-клетками в лимфатическом узле, могут образовывать двухклеточный конъюгат, называемый инфекционным синапсом , который обеспечивает быструю передачу (неизвестным механизмом) вируса от инфицированных APC к Т-клеткам. .Инфицированные Т-клетки рециркулируют в другие вторичные лимфоидные ткани, позволяя вирусу образовывать несколько резервуаров, из которых он распространяется в другие системы организма и жизненно важные органы.

Гликозилирование

Этот подраздел раздела PTM / Processing определяет положение и тип каждой ковалентно присоединенной гликановой группы (моно-, ди- или полисахарид).

Типы гликозилирования классифицируются в соответствии с идентичностью атома аминокислоты, которая связывает углеводную цепь, т.е.е. C-связанный, N-связанный, O-связанный или S-связанный. N-, C- и S-гликозилирование происходит в эндоплазматическом ретикулуме и / или аппарате Гольджи, и это касается только внеклеточных или секретируемых белков. Напротив, как внутриклеточные, так и внеклеточные белки могут быть O-гликозилированы. Сахар, непосредственно связанный с белком, называется восстанавливающим сахаром, поскольку он восстанавливает аминокислоту, с которой связывается, а структура олигосахарида записывается от невосстанавливающего конца к восстанавливающему концу. Мы указываем тип связи с белком и указываем природу восстанавливающего концевого сахара (если он известен) в скобках в поле «Описание».Для моносахаридов название терминального восстанавливающего сахара появляется отдельно, в то время как для ди- и полисахаридов название сопровождается тремя точками «...».

Гликозилирование описано с использованием строго контролируемого словаря.

Примеры моносахаридов: P54939, P13671

Примеры полисахаридов: Q15293, P46976, Q9S8M0

Если сайт гликозилирования неизвестен или последствия модификаций требуют дополнительных комментариев , информация сохраняется в подразделе «Посттрансляционная модификация».

Связанное ключевое слово: Гликопротеин

Мы отмечаем следующие типы гликозилирования:

  • N-связанное гликозилирование
  • О-связанное гликозилирование
  • C-связанное гликозилирование
  • S-связанное гликозилирование
  • Гликация

1. N-связанное гликозилирование

N-связанное гликозилирование относится к присоединению олигосахаридов к атому азота, обычно к N4 остатков аспарагина.N-гликозилирование происходит на секретируемых или мембраносвязанных белках, в основном у эукариот и архей - большинство бактерий не осуществляют эту модификацию. У эукариот N-гликозилирование начинается как ко-трансляционное событие в эндоплазматическом ретикулуме, где предварительно собранные блоки из 14 сахаров (включая 2 N-ацетилглюкозамина, 9 маннозов и 3 глюкозы) сначала добавляются к формирующейся полипептидной цепи. После расщепления 3 остатков глюкозы и 1 маннозы белок переносится в аппарат Гольджи, где гликаны теряют различное количество остатков маннозы и приобретают более сложную структуру во время процесса, называемого «терминальное гликозилирование».

Существует 3 типа зрелых N-гликанов:

  • с высоким содержанием маннозы (те, которые избежали терминального гликозилирования),
  • гибрид
  • комплекс (с различными комбинациями остатков маннозы, N-ацетилглюкозамина, N-ацетилгалактозамина, фукозы и сиаловой кислоты).

Пример: P08195

Если тип N-связанного гликана известен, он указывается в поле «Описание» с использованием терминов «с высоким содержанием маннозы», «гибрид» или «комплекс».
Примеры: P18892, P01830

Консенсусная последовательность для N-гликозилирования - это Asn-Xaa-Ser / Thr (где Xaa не является Pro; обратите внимание, что Thr более распространен, чем Ser) и реже Asn-X-Cys. Мы аннотируем экспериментально идентифицированные сайты N-гликозилирования и предсказанные сайты N-гликозилирования, идентифицированные предиктором «NetNGlyc» (для записей млекопитающих) или паттерном PROSITE PS00001
(для записей, не относящихся к млекопитающим). Шаблон PROSITE также применяется к записям о млекопитающих, когда NetNGlyc возвращает отрицательный прогноз для белка, который, как известно, содержит N-гликозилированные сайты.Предсказанные сайты аннотируются только в тех областях белков, которые, как известно или предположительно, являются внеклеточными, и помечены как «Анализ последовательности» (модель последовательности). В общем, мы избегаем распространения сайтов N-гликозилирования «по сходству» с родственными белками.
Пример: Q94BT2

2. О-связанное гликозилирование

О-связанное гликозилирование секретируемых и связанных с мембраной белков является посттрансляционным событием, которое происходит в компартменте цис-Гольджи после N-гликозилирования и фолдинга белка.Это относится к присоединению гликанов к серину и треонину и, в меньшей степени, к гидроксипролину и гидроксилизину. О-связанные гликаны играют важную роль в локализации и транспортировке белков, растворимости белков, антигенности и межклеточных взаимодействиях.

О-связанных гликанов накапливаются поэтапно с постепенным добавлением сахаров. Наиболее распространенным типом O-гликозилирования секретируемых и связанных с мембранами белков млекопитающих, по-видимому, является добавление восстанавливающего концевого N-ацетилгалактозамина (GalNAc).Этот тип О-связанного гликана также называют гликаном «муцинового типа». Восстанавливающий концевой остаток GalNAc может быть дополнительно удлинен галактозой (Gal), N-ацетилглюкозамином (GlcNAc) или GlcNAc и Gal, что дает 8 общих ядерных структур, которые часто дополнительно декорируются добавлением до трех остатков сиаловой кислоты.
Пример: P02724

В дополнение к O-связанным гликанам муцинового типа, различные белки млекопитающих, как известно, содержат маннозу (Man), фукозу (Fuc), глюкозу (Glc), Gal или ксилозу (Xyl) в качестве восстанавливающих концевых связей.
Примеры: P00740, P08592

Некоторые цитоплазматические и ядерные белки имеют простые О-связанные гликаны, в которых один остаток N-ацетилглюкозамина связан с серином или треонином. Эта модификация была идентифицирована у ряда эукариот, включая растения и нитчатые грибы, хотя ее присутствие у S. cerevisiae оспаривается. Этот тип О-связанного гликозилирования играет важную роль в модуляции биологической активности внутриклеточных белков; в некоторых белках один и тот же остаток может подвергаться конкурирующему фосфорилированию и О-связанному гликозилированию.
Пример: P02488

Мы аннотируем экспериментально идентифицированные сайты O-гликозилирования и предсказанные сайты O-гликозилирования муцинового типа, идентифицированные с помощью предиктора NetOGlyc. Предсказанные сайты аннотируются только в тех областях белков, которые, как известно или предсказано, являются внеклеточными и где наблюдается O-гликозилирование муцинового типа, но точное место неизвестно.

3. C-связанное гликозилирование

C-связанное гликозилирование относится к ковалентному присоединению остатка маннозы к остатку триптофана во внеклеточном белке.Были предложены два сигнала распознавания для C-маннозилирования: W-X-X-W (в котором первый или оба остатка триптофана становятся маннозилированными) и W-S / T-X-C.
Пример: P13671

Мы комментируем C-связанное гликозилирование только тогда, когда есть экспериментальные доказательства модификации.

4. S-связанное гликозилирование

S-связанное гликозилирование относится к присоединению олигосахаридов к атому серы цистеина. Эта модификация кажется чрезвычайно редкой по сравнению с другими событиями гликозилирования и впервые была обнаружена в пептидах человека и бактерий.
Пример: P19827

5. Гликация

Гликация относится к неферментативному присоединению восстанавливающих сахаров к атомам азота белков (как к N-концу, так и к боковым цепям лизина и гистидина). Эта модификация также известна как реакция Майяра. Со временем сахарные фрагменты, связанные с гликозилированными белками, постепенно модифицируются, чтобы стать конечными продуктами гликозилирования (AGE), некоторые из которых участвуют в различных заболеваниях, таких как сахарный диабет II типа, рак, атеросклероз, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.
Примеры: P68871, P10636

Мы комментируем гликирование только при наличии экспериментальных доказательств. Дополнительную информацию о влиянии гликирования можно найти в подразделе «Посттрансляционная модификация».

См. Также: Доказательства, Модифицированный остаток, липидирование, Посттрансляционные модификации

посттрансляционных модификаций: гликозилирование - Advansta Inc.

Гликозилирование - чрезвычайно разнообразный ферментативный процесс, приводящий к ковалентному присоединению сахаров (гликанов и моносахаридов) к белкам.Около половины всех клеточных белков гликозилированы. Большинство из них, такие как трансмембранные рецепторы, секретируемые белки, резиденты органелл и поверхностные лиганды, становятся гликозилированными либо в сочетании с белком, либо вскоре после его синтеза в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме (ER). Помимо белков, липиды и протеогликаны также могут быть гликозилированы.

Гликозилирование выполняет множество функций. Гликозилирование способствует укладке и стабильности белков и служит контрольной точкой для контроля качества правильно свернутых белков.Гликозилирование изменяет белок: белковые взаимодействия. Гликаны могут служить в качестве доменов узнавания, чтобы способствовать правильному перемещению белков внутри клетки, а также облегчать взаимодействия лиганд-рецептор, приводящие к путям передачи сигнала. Гликаны помогают опосредовать межклеточную адгезию и иммунные реакции. Кроме того, гликозилирование может изменять растворимость белка. Изменения в паттернах гликозилирования связаны с заболеваниями, что подчеркивает важность гликозилирования для функции белков.

Гликозилирование - это динамическое событие, которое требует действия нескольких ферментов.Гликозилтрансферазы связывают сахар с белками, в то время как гликозидазы удаляют сахар из белков. Ферменты гликозилирования разделены на разные клеточные органеллы и действуют на белки, проходя секреторный путь. Эти пошаговые взаимодействия добавляют, удаляют и урезают сахарные фрагменты, что приводит к разнообразному диапазону гликозилированных продуктов. Различные типы клеток содержат разные ферменты гликозилирования, изменяющие типы гликанов, которые могут быть добавлены.

Существует пять типов гликозилирования: N-связанное, O-связанное, гликозилирование, C-связанное и фосфогликозилирование.Эта статья посвящена двум наиболее частым типам гликозилирования: N-связанному и O-связанному.

N-связанное гликозилирование

N-связанное гликозилирование является наиболее частым типом гликозилирования и происходит у эукариот и ахей. Примерно 90% гликопротеинов содержат N-связанное гликозилирование. При N-связанном гликозилировании сахара присоединяются к аминогруппе боковой цепи аспарагина (N). N-связанные гликаны имеют тенденцию быть большими, объемными и разнообразными, требующими действия многих независимых ферментов.

Все N-связанные присоединения к белкам изначально идентичны. Ферменты, переносящие N-связанные гликаны, расположены в просвете ER. После распознавания соответствующего консенсусного сайта гликан, содержащий 14 сахарных остатков, присоединяется блоком к белку по мере его трансляции. Затем этот гликан модифицируют за счет подрезающих ферментов. Когда белок попадает в аппарат Гольджи, модификации гликанов становятся разнообразными за счет действия множества резидентных гликозилтрансфераз и гликозидаз, расположенных в разных стопках.Полностью гликозилированные белки могут содержать либо сложные олигосахариды, содержащие несколько типов сахаров, олигосахариды с высоким содержанием маннозы (несколько остатков маннозы), либо их смесь.

О-связанное гликозилирование

О-связанное гликозилирование чаще всего обнаруживается на муцинах (белках, которые образуют слизистые выделения), компонентах внеклеточного матрикса и антителах. При О-связанном гликозилировании моносахарид присоединяется к гидроксильной группе серина или треонина посттрансляционно.О-связанное гликозилирование также может происходить в окисленных формах лизина и пролина в определенных белках. Сахара добавляются по одному разными ферментами, и общая структура O-связанного гликана менее разнообразна и сложна, чем N-связанного гликана. Хотя О-связанное гликозилирование обычно происходит в аппарате Гольджи, о нем также сообщалось в цитозоле и ядре.

Изучение гликозилирования

Прогноз

Ферменты гликозилирования распознают консенсусную последовательность при инициации гликозилирования.Консенсусная последовательность для N-связанного гликозилирования - это Asn-X-Ser / Thr (где X - любая аминокислота, кроме Pro) и реже Asn-X-Cys. О-связанное гликозилирование требует только серина или треонина без согласованной последовательности. Программное обеспечение для прогнозирования белков можно использовать для прогнозирования потенциальных сайтов гликозилирования белка.

Изменения молекулярной массы

Гликозилирование обычно подозревают, если белок содержит потенциальные сайты гликозилирования и мигрирует в геле медленнее, чем ожидалось, исходя из его предсказанной молекулярной массы.Часто наблюдаются множественные формы белка с нечеткими полосами более высокой молекулярной массы из-за присутствия множественных гликозилированных форм.

Ферментативная и химическая обработка

Дегликозилирующие ферменты и химические вещества могут использоваться в начальных исследованиях для изучения гликозилирования белка. Как правило, образец либо оставляют без обработки, либо обрабатывают ферментом / химическим веществом. Затем белок можно проанализировать с помощью SDS-PAGE и окрашивания белка или вестерн-блоттинга для обнаружения представляющего интерес белка.Изменение молекулярной массы при обработке свидетельствует об удалении остатков сахара. В качестве альтернативы обработанные образцы можно анализировать с помощью масс-спектрометрии.

Для анализа гликозилирования можно использовать несколько ферментов. Эндонуклеаза H удаляет простые N-связанные гликозилирования, происходящие в ER, в то время как PNGase F удаляет почти все N-связанные гликаны. Ни один фермент не может расщеплять О-связанные гликаны, однако сахара могут быть урезаны экзогликозидазами, что затем делает гликаны восприимчивыми к удалению О-гликозидазой.

Воздействие на гликопротеины щелочной среды приводит к высвобождению сахара, называемому β-элиминированием. Обработка гидроксидом натрия может привести к полной деградации гликана. Альтернативно, безводный гидразин может быть добавлен к лиофилизированному гликопротеину для высвобождения как N-, так и O-связанных гликанов. Изменение температуры может использоваться для определения того, какой тип гликана высвобождается: O-связанные гликаны удаляются при 60 ° C, а N-связанные гликаны высвобождаются при 95 ° C. Хотя гликан высвобождается в неизменном виде, белок может разрушаться.

Окрашивание

Хотя гликановые сахара обычно не реагируют на окрашивание, гликопротеины могут быть обнаружены с помощью периодической реакции Шиффа-кислоты (PAS). Реакция сахаров с периодной кислотой окисляет сахара до альдегидов или кетонов, что может быть обнаружено с помощью нескольких красителей и обнаружено в гелях или на мембранах. Реакция также может использоваться для связывания гликозилированных белков с метками, такими как биотин или пероксидаза хрена, для других методов обнаружения. Хотя этот метод можно использовать для определения гликозилированности белка, он не делает различий между различными типами гликозилирования.

Определение аффинности

Лектины

Лектины - это белки животных, растений и микроорганизмов, которые специфически связываются с молекулами сахара. Описано более 2000 лектинов, и многие из них коммерчески доступны. Различные лектины обладают различной специфичностью и могут использоваться для обнаружения разных типов гликозилирования. Однако лектины имеют разное сродство к разным сахарам, и их распознавание может частично совпадать. Лектины можно конъюгировать с зондами для использования в блоттинге или иммуногистохимии или иммобилизовать на твердых носителях для аффинной очистки.

Антитела

Антигликановые антитела используются для изучения гликозилирования белков. Антитела могут обладать большей специфичностью, чем лектины, и нацелены на определенные связи. Доступны коммерческие антитела, которые распознают все 5 типов связей гликозилирования. Антитела можно использовать в любом анализе иммунодетекции (например, вестерн-блоттинге, FACS и т. Д.).

Масс-спектрометрия

Масс-спектрометрия может использоваться для характеристики и количественного определения гликанов, связанных с белками.Однако гликаны чрезвычайно разнообразны и часто имеют одинаковую массу, что затрудняет анализ по массе spec . Часто требуется несколько типов анализов. Чтобы изучить сайт связывания, белок и связанные с ним гликаны часто оставляют нетронутыми. В других исследованиях гликаны удаляются последовательно ферментативной и химической обработкой, а гликаны анализируются отдельно от белка.

Фотография любезно предоставлена ​​июнем

11.4: N-связанное гликозилирование белка начинается в ER

Гликозилирование является важной модификацией эукариотических белков, потому что добавленные сахарные остатки часто используются в качестве молекулярных флагов или сигналов распознавания для других клеток, чем они появляются связаться с ними.Существует два типа гликозилирования белка, оба из которых требуют импорта целевого полипептида в ER. N-связанное гликозилирование фактически начинается в эндоплазматическом ретикулуме, но O-связанное гликозилирование не происходит до тех пор, пока полипептид не будет транспортирован в аппарат Гольджи. Следовательно, также верно, что N-связанное гликозилирование может (и начинается) обычно как ко-трансляционный механизм, тогда как O-связанное гликозилирование должно происходить посттрансляционно. Другими важными различиями в двух типах гликозилирования являются (1) N-связанное гликозилирование происходит на остатках аспарагина (N) в последовательности NXS или NXT (X - любая аминокислота, кроме P или D), в то время как O-связанное гликозилирование происходит на гидроксильный кислород боковой цепи остатков серина или треонина, определяемый не окружающей последовательностью, а вторичной и третичной структурой; (2) N-связанное гликозилирование начинается с «дерева» из 14 специфических сахарных остатков, которое затем удаляется и модифицируется, но остается довольно большим, в то время как O-связанное гликозилирование основано на последовательном добавлении отдельных сахаров и обычно не выходит за пределы несколько остатков.

Технически N-гликозилирование начинается еще до того, как белок транслируется, поскольку олигосахарид долихолпирофосфата (т.е. сахарное «дерево» - кстати, не официальный термин) синтезируется в ER (Рисунок \ (\ PageIndex {12) } \)) не запускается трансляцией или входом в белок.

Рисунок \ (\ PageIndex {12} \). Формирование «сахарного дерева» N-гликозилирования и прикрепление к белку. Каждый шаг катализируется гликозилтрансферазой. Обратите внимание, что сахарные субстраты - это нуклеотиды сахара, а не изолированные молекулы сахара.

Долихол представляет собой длинноцепочечный углеводород [между 14-24 изопреновыми единицами из 4 + 1 атомов углерода], обнаруживаемый в основном в мембране ER, и служит временным якорем для олигосахарида N-гликозилирования, когда он синтезируется и ожидает соответствующий белок для гликозилирования. Синтез олигосахарида начинается с добавления двух остатков N-ацетилглюкозамина к пирофосфатному линкеру, за которым следует манноза. От этой маннозы разветвляется олигосахарид, причем одна ветвь принимает еще три остатка маннозы, а другая - один.До сих пор все эти добавления к олигосахариду происходили в цитоплазме. Теперь гликолипид на перевернут на внутрь просвета ER! Попав в просвет, добавляются еще четыре манноза и, наконец, три остатка глюкозы покрывают структуру.

Не все нуклеозиды используются для этого процесса: сахара были обнаружены только связанными с UDP, GDP и CMP. UDP - наиболее универсальный связывающий N-ацетилгалактозамин (GalNAc), N-ацетилглюкозамин (GlcNAc), N-ацетилмурамовая кислота, галактоза, глюкоза, глюкуроновая кислота и ксилоза.GDP используется для маннозы и фукозы, в то время как CMP используется только для сиаловой кислоты.

Ферменты, которые осуществляют гликозилирование, представляют собой гликозилтрансферазы , специфичные как для добавленного остатка сахара, так и для целевого олигосахарида. Сахара, используемые ферментами, представляют собой не просто сахар, но и нуклеотидные сахара - обычно сахар, связанный с дифосфатом нуклеозидов, например, урацилдифосфат глюкозой (UDP-глюкоза) или GDP-манноза.

N-связанный олигосахарид выполняет две физиологические роли: он действует как основа для дальнейшего гликозилирования и используется как маркер для проверки ошибок сворачивания белка системой калнексин-кальретикулин (Рисунок \ (\ PageIndex {13} \ )).Как только олигосахарид присоединяется к новому полипептиду, процесс дальнейшего гликозилирования начинается с действия глюкозидазы, которая удаляет две из глюкозы. Последняя глюкоза необходима для того, чтобы помочь гликопротеину состыковаться с калнексином или кальретикулином (рис. 13, этап 1 или 4), которые являются очень похожими белками, которые обладают медленной активностью глюкозидазы и связаны с активностью, подобной дисульфидизомеразе.

Активность, подобная протеиндисульфидизомеразе, происходит от ERp57, который технически является тиолоксидоредуктазой, но функционально подобен PDI.

Основное различие состоит в том, что кальретикулин растворим в просвете ER, в то время как калнексин связан с мембраной ER. Оба временно удерживают гликопротеин, давая ему время (повторно) свернуться и, возможно, перестроить дисульфидные связи, затем он удаляет глюкозу, позволяя гликопротеину продолжать свой путь. Важно отметить, что если гликопротеин не был полностью свернут (шаг 2a), фермент UDP-глюкоза: гликопротеин глюкозилтрансфераза (GT) распознает его и добавляет обратно остаток глюкозы (шаг 3), заставляя его снова пройти цикл кальретикулин / кальнексин. в надежде на то, что на этот раз все сложится правильно.Если он был сложен правильно (шаг 2b), он может быть распознан ER-α-1,2-маннозидазой, которая удаляет маннозу, завершая модификации гликозилирования в ER.

Рисунок \ (\ PageIndex {13} \). N-гликозилирование можно использовать для проверки ошибок.

Большинство гликопротеинов продолжают ремоделирование олигосахаридов после того, как они были перемещены из ER в аппарат Гольджи посредством везикулярного транспорта. Там различные гликозидазы и гликозилтрансферазы обрезают и добавляют к олигосахариду. Хотя гликозилирование является последовательным и стереотипным для данного белка, до сих пор неясно, как именно определяются паттерны гликозилирования.

Рисунок \ (\ PageIndex {14} \). N-связанное гликозилирование может продолжаться по Гольджи. Сахара могут добавляться и удаляться по-разному гликозилтрансферазами, находящимися в Гольджи.

Два распространенных антибиотика, туникамицин и бацитрацин, могут воздействовать на N-связанное гликозилирование, хотя их антибиотические свойства обусловлены нарушением образования стенок бактериальных клеток. Туникамицин является аналогом UDP-GlcNAc, и внутри эукариотических клеток может нарушить начальное образование олигосахаридов, блокируя начальное добавление GlcNAc к долихол-фосфату.Поскольку он может транспортироваться в эукариотические клетки, туникамицин не является клинически полезным из-за его токсичности. С другой стороны, бацитрацин представляет собой небольшой циклический полипептид, который связывается с долихол-РР, предотвращая его дефосфорилирование до долихол-Р, которое необходимо для создания олигосахарида. Бацитрацин не проницаем для клеток, поэтому, несмотря на то, что он имеет аналогичную с туникамицином активность в отношении бактерий, нарушая синтез внеклеточного гликолипида, необходимого для формирования клеточной стенки, он безвреден для эукариот и, таким образом, является полезным терапевтическим антибиотиком.

Соответствующее гликозилирование рекомбинантных белков для использования человеком

  • 1

    Apweiler, R., Hermjakob, H., and Sharon, N. (1999) О частоте гликозилирования белков по данным анализа базы данных SWISS-PROT. Biochim. Биофиз. Acta 1473 , 4–8.

    PubMed CAS Google ученый

  • 2.

    Брукс, С. А., Двек, М. В., и Шумахер, У. (2002) Введение в химию углеводов. В Функциональная и молекулярная гликобиология Bios Scientific, Оксфорд, Великобритания, стр. 1–30.

    Google ученый

  • 3

    Joziasse, D. H. (1992) Гликозилтрансферазы млекопитающих: геномная организация и структура белка. Гликобиология 2 , 271–277.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 4

    Ван ден Эйнден, Д.H. и Joziasse, D.H. (1993) Ферменты, связанные с гликозилированием Curr. Opin. Struct. Биол. 3 , 711–721.

    Артикул Google ученый

  • 5

    Sears, P. и Wong, C.H. (1998) Действие ферментов в синтезе гликопротеинов. Cell Mol. Life Sci. 54 , 223–252.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 6.

    Брукс, С. А., Двек, М. В., и Шумахер, У. (2002) N-связанные гликопротеины. В Функциональная и молекулярная гликобиология . Bios Scientific, Оксфорд, Великобритания, стр. 73–88.

    Google ученый

  • 7

    Хелениус, Дж. И Эби, М. (2002) Трансмембранное перемещение долихол-связанных углеводов во время биосинтеза N-гликопротеина в эндоплазматическом ретикулуме. Семин. Клетка. Dev. Биол. 13 , 171–178.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 8

    Баттерс, Т. Д. (2002) Контроль пути биосинтеза N-связанного гликопротеина. Chem. Биол. 9 , 1266–1268.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 9

    Демпски Р. Э. младший и Империали Б. (2002) Олигосахарилтрансфераза: привратник секреторного пути. Curr. Opin. Chem. Биол. 6 , 844–850.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 10

    Пароди, А. Дж. (2000) Глюкозилирование белков и его роль в укладке белков. Annu. Rev. Biochem. 69 , 69–93.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 11

    Элльгаард, Л.и Хелениус, А. (2001) Контроль качества ER: к пониманию на молекулярном уровне. Curr. Opin. Cell Biol. 13 , 431–437.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 12.

    Брукс, С. А., Двек, М. В., и Шумахер, У. (2002) О-связанные гликопротеины (муцинового типа). В Функциональная и молекулярная гликобиология . Bios Scientific, Оксфорд, Великобритания, стр. 89–115.

    Google ученый

  • 13

    Эльбейн А. Д. (1987) Ингибиторы биосинтеза и процессинга N-связанных олигосахаридных цепей. Annu. Rev. Biochem. 56 , 497–534.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 14

    Эльбейн А. Д. (1991) Ингибиторы гликозидазы: ингибиторы процессинга N-связанных олигосахаридов. FASEB J. 5 , 3055–3063.

    PubMed CAS Google ученый

  • 15.

    Brooks, S. A., Dwek, M. V., and Schumacher, U. (2002) Модуляция экспрессии гликанов с использованием ингибиторов N- и O-связанного процессинга гликоконъюгатов и трансгенных технологий. В Функциональная и молекулярная гликобиология . Bios Scientific, Оксфорд, Великобритания, стр. 271–285.

    Google ученый

  • 16

    Хаунселл, Э.Ф., Дэвис М. Дж. И Ренуф Д. В. (1996) Структура и функция гликозилирования О-связанного белка. Glycoconj. J. 13 , 19–26.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 17

    Ван ден Стин, П., Радд, П. М., Двек, Р. А., и Опденаккер, Г. (1998) Концепции и принципы О-связанного гликозилирования. Crit. Rev. Biochem. Мол. Биол. 33 , 151–208.

    PubMed Статья Google ученый

  • 18

    Ханиш, Ф. Г. (2001) О-гликозилирование муцинового типа. Biol. Chem. 382 , 143–149.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 19

    Генри С., Ориол Р. и Самуэльссон Б. (1995) Обзор: система гистокрови Льюиса и связанные секреторные фенотипы. Vox. Пел. 69 , 166–182.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 20

    King, M.-J. (1994) Антигены группы крови на эритроцитах человека: распределение, структура и возможные функции. Biochim. Биофиз. Acta 1197 , 1544.

    Google ученый

  • 21.

    Брукс, С. А., Двек, М. В., и Шумахер, У. (2002) Удлинение гликановой цепи и некоторые общие и важные структуры гликанов. В Функциональная и молекулярная гликобиология Bios Scientific, Оксфорд, Великобритания, стр. 187–202.

    Google ученый

  • 22

    Месснер П. (1997) Бактериальные гликопротеины. Glycoconj. J. 14 , 3–11.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 23

    Упрети, Р.К., Кумар, М., и Шанкар, В. (2003) Бактериальные гликопротеины: функции, биосинтез и применение. Протеомика 3 , 363–379.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 24

    Моенс, С. и Вандерлейден, Дж. (1997) Гликопротеины в прокариотах. Arch. Microbiol. 168 , 169–175.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 25

    Шаффер, К., Graninger, M., and Messner, P. (2001) Прокариотическое гликозилирование. Протеомика 1 , 248–261.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 26

    Бенц И. и Шмидт М. А. (2002) Никогда больше не говори никогда: гликозилирование белков в патогенных бактериях. Мол. Microbiol. 45 , 267–276.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 27

    Куо, К., Takahashi, N., Swanson, AF, Ozeki, Y., and Hakomori, S. (1996) N-связанный олигосахарид с высоким содержанием человека, экспрессируемый в основном белке внешней мембраны Chlamydia trachomatis , опосредует прикрепление и инфекционность. микроорганизма в клетки HeLa. J. Clin. Вкладывать деньги. 98 , 2813–2818.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 28

    Аппельмелк, Б. Дж., Монтейро, М. А., Мартин, С. Л., Моран, А. П., и Ванденбрук-Граулс, К. М. (2000). Почему Helicobacter pylori содержит антигены Льюиса. Trends Microbiol. 8 , 565–570.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 29

    Munoz, L., Gonzalez-Valencia, G., Perez-Perez, GI, Giono-Cerezo, S., Munoz, O., and Torres, JJ (2001) Сравнение Lewis x и Lewis y экспрессия в Helicobacter pylori , полученном от детей и взрослых. Заражение. Дис. 183 , 1147–1151.

    CAS Статья Google ученый

  • 30

    Лозневский А., Харистой X., Расько Д. А. и др. (2003) Влияние экспрессии антигена Льюиса с помощью Helicobacter pylori на бактериальную интернализацию эпителиальными клетками желудка. Заражение. Иммун. 71 , 2902–2906.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 31

    Мартин, С.L., Edbrooke, M. R., Hodgman, T. C., van den Eijnden, D. H., and Bird, M. I. (1997) Биосинтез Lewis X в Helicobacter pylori : молекулярное клонирование гена альфа (1,3) -фукозилтрансферазы. J. Biol. Chem. 272 , 21 349–21 356.

    CAS Google ученый

  • 32

    Dumon, C., Priem, B., Martin, SL, Heyraud, A., Bosso, C., and Samain, E. (2001) Фукозилирование лакто-N-неотетраозы и лакто-N in vivo -неогексаоза путем гетерологичной экспрессии Helicobacter pylori альфа-1,3-фукозилтрансферазы в сконструированной Escherichia coli . Glycoconj. J. 18 , 465–474.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 33

    Bettler, E., Imberty, A., Priem, B., et al. (2003) Производство рекомбинантного антигена ксенотрансплантации в Escherichia coli . Biochem. Биофиз. Res. Commun. 302 , 620–624.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 34

    Виланд Ф.(1988) Структура и биосинтез прокариотических гликопротеинов. Биохимия 70 , 1493–1504.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 35

    Шаффер К. и Месснер П. (2001) Гликобиология белков поверхностного слоя. Биохимия 83 , 591–599.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 36

    Идзуми, М., Шен, Г. Дж., Вакович-Сгарби, С., Накатани, Т., Плеттенбург, О., и Вонг, К. Х. (2001) Микробные гликозилтрансферазы для синтеза углеводов: альфа-2,3-сиалилтрансфераза из Neisseria gonorrheae . J. Am. Chem. Soc. 123 , 10 909–10 918.

    CAS Статья Google ученый

  • 37

    Rougon, G. (1993) Структура, метаболизм и клеточная биология полисиаловых кислот. Eur. J. Cell Biol. 61 , 197–207.

    PubMed CAS Google ученый

  • 38

    Bruses, J. L. и Rutishauser, U. (2001) Роли, регуляция и механизм функции полисиаловой кислоты во время нервного развития. Биохимия 83 , 635–643.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 39

    Месснер, П., Christian, R., Neuninger, C., and Schulz, G. (1995) Сходство «ядерных» структур в двух различных гликанах тирозин-связанных гликопротеинов S-слоя эубактерий. J. Bacteriol. 177 , 2188–2193.

    PubMed CAS Google ученый

  • 40

    Рейнхольд Б. Б., Хауэр К. Р., Пламмер Т. Х. и Рейнхольд В. Н. (1995) Подробный структурный анализ нового специфического О-связанного гликана из прокариот Flavobacterium meningosepticum . J. Biol. Chem. 270 , 13,197–13,203.

    CAS Google ученый

  • 41

    Вакер М., Линтон Д., Хитчен П. Г. и др. (2002) N-связанное гликозилирование в Campylobacter jejuni и его функциональный перенос в E. coli . Наука 298 , 1790–1793.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 42

    Джеммилл, Т.Р. и Тримбл, Р. Б. (1999) Обзор структур N- и O-связанных олигосахаридов, обнаруженных у различных видов дрожжей. Biochim. Биофиз. Acta 1426 , 227–237.

    PubMed CAS Google ученый

  • 43

    Катлер, Дж. Э. (2001) N-гликозилирование дрожжей, с акцентом на Candida albicans . Med. Mycol. 39 ( Доп.1 ), 75–86.

    PubMed CAS Google ученый

  • 44

    Дин, Н. (1999) Аспарагин-связанное гликозилирование в дрожжах Гольджи. Biochim. Биофиз. Acta 1426 , 309–322.

    PubMed CAS Google ученый

  • 45

    Munro, S. (2001) Что дрожжи могут рассказать нам о N-связанном гликозилировании в аппарате Гольджи? FEBS Lett. 498 , 223–227.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 46

    Чой, Б. К., Бобрович, П., Дэвидсон, Р. К. и др. (2003) Использование комбинаторных генетических библиотек для гуманизации N-связанного гликозилирования в дрожжах Pichia pastoris . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 100 , 5022–5027.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 47

    Гамильтон, С.R., Bobrowicz, P., Bobrowicz, B., et al. (2003) Производство сложных гликопротеинов человека в дрожжах. Наука 301 , 1244–1246.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 48

    Maras, M., van Die, I., Contreras, R., and van den Hondel, C.A. (1999) Нитчатые грибы как организмы-продуценты гликопротеинов, представляющих биомедицинский интерес. Glycoconj. J. 16 , 99–107.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 49

    Фишер Р. и Эманс Н. (2000) Молекулярное земледелие фармацевтических белков. Transgenic Res. 9 , 279–299.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 50

    Ларрик Дж. У. и Томас Д. У. (2001) Продукция белков в трансгенных растениях и животных Curr.Opin. Biotechnol. 12 , 411–418.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 51

    Даниэлл, Х., Стритфилд, С. Дж. И Вайкофф, К. (2001) Медицинское молекулярное сельское хозяйство: производство антител, биофармацевтических препаратов и пищевых вакцин Trends Plant Sci. 6 , 219–226.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 52

    Ланфранко, Л.(2003) Инженерные культуры, достойное предприятие. Riv. Биол. 96 , 31–54.

    PubMed Google ученый

  • 53

    Доран П. М. (2000) Ион чужеродного белкового продукта в культурах тканей растений Curr. Opin. Biotechnol. 11 , 199–204.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 54

    Шарп, Дж.М. и Доран, П. М. (2001) Стратегии увеличения накопления моноклональных антител в растительных клетках и культурах органов. Biotechnol. Прог. 17 , 979–992.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 55

    Шарп Дж. М. и Доран П. М. (2001) Характеристика фрагментов моноклональных антител, продуцируемых растительными клетками. Biotechnol. Bioeng. 73 , 338–356.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 56

    Гиддингс Г., Эллисон Г., Брукс Д. и Картер А. (2000) Трансгенные растения как фабрики по производству биофармацевтических препаратов. Nat. Biotechnol. 18 , 1151–1155.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 57

    Chadd, H. E. and Chamow, S. M. (2001) Технология терапевтической экспрессии антител Curr.Opin. Biotechnol. 12 , 188–194.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 58.

    Рассел Д. А. (1999) Возможность производства антител в растениях для терапевтического использования человеком. Curr. Вершина. Microbiol. Иммунол. 236 , 119–137.

    Google ученый

  • 59

    Гуд, E.Е. и Джилка, Дж. М. (1999) Производство ксеногенных белков на основе растений. Curr. Opin. Biotechnol. 10 , 382–386.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 60

    Zeitlin, L., Olmsted, S. S., Moench, T. R., et al. (1998) Гуманизированное моноклональное антитело, продуцируемое трансгенными растениями для иммунопротекции влагалища против генитального герпеса. Nat. Biotechnol. 16 , 1361–1364.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 61

    Фидлер У. и Конрад У. (1995) Производство и долгосрочное хранение сконструированных антител в трансгенных семенах табака на высоком уровне. Биотехнологии 13 , 1090–1093.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 62

    Хорват, Х., Хуанг, Дж., Вонг, О., и другие. (2000) Производство рекомбинантных белков в трансгенных зернах ячменя. Proc. Natl. Акад. Sci. США . 97 , 1914–1919.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 63

    Шенк, П. М., Саги, Л., Реманс, Т. и др. (1999) Промотор из палочкообразного баднавируса сахарного тростника управляет экспрессией трансгена в банане и других однодольных и двудольных растениях. Plant Mol. Биол. 39 , 1221–1230.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 64

    Zhang, P., Potrykus, I., and Puonti-Kaerlas, J. (2000) Эффективное производство трансгенной маниоки с использованием отрицательной и положительной селекции. Transgenic Res. 9 , 405–415.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 65

    Вигдоровиц, А., Карилло, К., Дус Сантос, М. Дж. И др. (1999) Индукция защитного ответа антител на вирус ящура у мышей после пероральной или парентеральной иммунизации трансгенными растениями люцерны, экспрессирующими структурный белок вируса VP1. Вирусология 255 , 347–353.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 66

    Тэкет, К. О., Мейсон, Х. С., Лосонский, Г., Клементс, Дж. Д., Levine, M. M. и Amtzen, C.J. (1998) Иммуногенность рекомбинантного бактериального антигена, доставленного в трансгенный картофель, у людей. Nat. Med. 4 , 607–609.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 67

    Tacket, C.O., Mason, H. S., Losonsky, G., Estes, M. K., Levine, M. M., and Amtzen, C.J. (2000) Иммунные ответы человека на новую вакцину от вируса Norwalk, введенную в трансгенный картофель. J. Infect. Дис. 182 , 302–305.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 68

    Lerouge, P., Cabanes-Macheteau, M., Rayon, C., Fischette-Laine, AC, Gomord, V., and Faye, L. (1998) Биосинтез N-гликопротеина в растениях: последние разработки и будущие тенденции. Plant Mol. Биол. 38 , 31–48.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 69

    Альтманн, Ф., Fabini, G., Ahorn, H., and Wilson, I. B. (2001) Генетические модельные организмы в изучении N-гликанов. Биохимия 83 , 703–712.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 70

    Fotisch, K. and Vieths, S. (2001) N- и O-связанные олигосахариды аллергенных гликопротеинов. Glycoconj. J. 18 , 373–390.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 71

    Сала, Ф., Мануэла Ригано, М., Барбанте, А., Бассо, Б., Уолмсли, А. М., и Кастильоне, С. (2003) Производство вакцинного антигена в трансгенных растениях: стратегии, генные конструкции и перспективы. Вакцина 21 , 803–808.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 72

    Ларрик, Дж. У., Ю, Л., Нафтцгер, К., Джайсвал, С., и Вайкофф, К. (2001) Производство секреторных антител IgA в растениях. Biomol. Англ. 18 , 87–94.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 73

    Маккормик А.А., Кумагаи М.Х., Хэнли К. и др. (1999) Быстрое производство специфических вакцин против лимфомы путем экспрессии одноцепочечных эпитопов Fv, полученных из опухоли, в растениях табака. Proc. Natl. Акад. Sci. США 96 , 703–708.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 74

    Вакеро, К., Sack, M., Schuster, F., et al. (2002) Карциноэмбриональное антиген-специфическое ди-антитело, продуцируемое в табаке. FASEB J. 16 , 408–410.

    PubMed CAS Google ученый

  • 75

    Гарсия-Касадо, Г., Санчес-Монге, Р., Криспелс, М.Дж., Арментия, А., Сальседо, Г., и Гомес, Л. (1996) Роль сложных аспарагин-связанных гликанов в аллергенность гликопротеинов растений. Гликобиология 6 , 471–477.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 76

    Chargelegue, D., Vine, N.D., van Dolleweerd, C.J., Drake, P.M. и Ma, J.K. (2000) Мышиное моноклональное антитело, продуцируемое трансгенными растениями с гликанами, специфичными для растений, не является иммуногенным для мышей. Трансгенный. Res. 9 , 187–194.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 77

    Эльберс, И.J. W., Stoopen, G.M., Bakker, H., et al. (2001) Влияние условий роста и статуса развития на гетерогенность N-гликанов трансгенного иммуноглобулина G и эндогенных белков в листьях табака. Plant Physiol. 126 , 1314–1322.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 78

    Leiter, H., Mucha, J., Staudacher, E., Grimm, R., Glossl, J., and Altmann, F. (1999) Очистка, клонирование кДНК и экспрессия GDP-L-Fuc : Asnlinked GlcNAcα1,3-фукозилтрансфераза из маша. J. Biol. Chem. 274 , 21 830–21 839.

    CAS Статья Google ученый

  • 79

    Wandelt, CI, Khan, MRI, Craig, S., Schroeder, HE, Spencer, D., and Higgins, TJV (1992) Вицилин с карбоксиконцевым KDEL удерживается в эндоплазматическом ретикулуме и накапливается до высокого уровня. уровни в листьях трансгенных растений. Завод J. 2 , 181–192.

    PubMed CAS Google ученый

  • 80

    Palacpac, N.Q., Yoshida, S., Sakai, H., et al. (1999) Стабильная экспрессия бета1,4-галактозилтрансферазы человека в растительных клетках изменяет паттерны N-связанного гликозилирования. Proc. Natl. Акад. Sci. США 96 , 4692–4697.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 81

    Баккер, Х., Bardor, M., Molthoff, J. W., et al. (2001) Галактозные удлиненные гликаны антител, продуцируемые трансгенными растениями. Proc. Natl. Акад. Sci. США 98 , 2899–2904.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 82

    Misaki, R., Kimura, Y., Palacpac, NQ, Yoshida, S., Fujiyama, K., and Seki, T. (2003) Клетки, культивируемые в растениях, экспрессирующие человеческую бета1,4-галактозилтрансферазу, секретируют гликопротеины с N-связанные гликаны с расширением галактозы. Гликобиология 13 , 199–205.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 83

    Шинкай А., Шинода К., Сасаки К. и др. (1997) Высокий уровень экспрессии и очистки рекомбинантной человеческой альфа-1,3-фукозилтрансферазы в клетках насекомых, инфицированных бакуловирусом. Protein Expr. Purif. 10 , 379–385.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 84

    Possee, R.D. (1997) Бакуловирусы как векторы экспрессии. Curr. Opin. Biotechnol. 8 , 569–572.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 85

    Маршал И., Джарвис Д. Л., Какан Р. и Верберт А. (2001) Гликопротеины из клеток насекомых: сиалилированные или нет? Biol. Chem. 382 , 151–159.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 86

    Цанг, Ф., Saarinen, M.A., Itle, L.J., Lang, S.C., Murhammer, D. W., and Linhardt, R.J. (2002) Влияние концентрации растворенного кислорода (DO) на гликозилирование рекомбинантного белка, продуцируемого системой экспрессии клеток насекомых-бакуловирусов. Biotechnol. Bioeng. 77 , 219–224.

    Артикул CAS Google ученый

  • 87

    Уилсон, И. Б., Хартилл, Дж. Э., Маллин, Н. П., Эшфорд, Д.A., and Altmann, F. (1998) Core alpha1,3-Fuc является ключевой частью эпитопа, распознаваемого антителами, реагирующими против N-связанных олигосахаридов растений, и присутствует в большом количестве экстрактов растений. Гликобиология 8 , 651–661.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 88

    Джарвис, Д. Л. и Финн, Е. Е. (1996) Модификация пути N-гликозилирования клеток насекомых с помощью векторов экспрессии бакуловирусов на ранней стадии. Nat. Biotechnol. 14 , 1288–1292.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 89.

    Licardi, P. J., Jarvis, D. L., and Bailey, J. E. (1993) Клетки-хозяева насекомых для векторов экспрессии бакуловирусов содержат эндогенную экзогликозидазную активность. Biotechnol. Прог. 9 , 146–152.

    Артикул Google ученый

  • 90

    Сеппо, А.and Tiemeyer, M. (2000) Функция и структура гликанов Drosophila . Гликобиология 10 , 751–760.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 91

    Конрад, Х. С., Линденмайер, В., Осмайер, М., Хаузер, Х. и Дитмар, К. Э. Дж. (1986) Секреция гликозилированного интерлейкина-2 человека рекомбинантными клеточными линиями млекопитающих. Carbohydr. Res. 49 , 443–450.

    Артикул Google ученый

  • 92

    Conradt, HS, Egge, H., Peter-Katalinic, J., Reiser, W., Siklosi, T., and Schaper, K. (1987) Структура углеводной части секретируемого человеческого интерферона-бета рекомбинантной линией клеток яичника китайского хомячка. J. Biol. Chem. 262 , 14 600–14 605.

    CAS Google ученый

  • 93

    Муцаерс, Дж.Х. Г. М., Камерлинг, Дж. П., Девос, Р., Гизес, Ю., Фирс, В., и Флигентхарт, Дж. Ф. Г. (1986) Структурные исследования углеводных цепей гамма-интерферона человека. Eur. J. Biochem. 156 , 651–654.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 94

    Grabenhorst, E., Schlenke, P., Pohl, S., Nimtz, M., and Conradt, H. S. (1999) Генетическая инженерия рекомбинантных гликопротеинов и путь гликозилирования в хозяйских клетках млекопитающих. Glycoconj. J. 16 , 81–97.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 95

    Joziasse, D. H. и Oriel, R. (1999) Ксенотрансплантация: важность эпитопа Gal альфа 1,3 Gal в остром отторжении сосудов. Biochim. Биофиз. Acta - Мол. Основы дис. 1455 , 403–418.

    CAS Google ученый

  • 96

    Рамсундар, Дж.J., Machaty, Z., Costa, C., Williams, B.L., Fodor, W. L., and Bondioli, K. R. (2003) Получение клонированных свиней с нокаутом по альфа-1,3-галактозилтрансферазе, экспрессирующих альфа 1,2-фукозилозилтрансферазу человека. Biol. Репродукция. 69 , 437–445.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 97

    Yan, J. L., Yu, L. Y. и Guo, L.H. (2003) Альфа-галактозидаза человека и альфа 1,2-фукозилтрансфераза согласованно ингибируют ксенореактивность клеток NIH 3T3 с сывороткой человека. Acta Pharmacol. Грех. 24 , 878–884.

    PubMed CAS Google ученый

  • 98

    Houdebine, L. M. (2000) Биореакторы для трансгенных животных. Transgenic Res. 9 , 305–320.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 99

    Линдси, М., Гил, Г. К., Кадис, А., Веландер, В. Х., Занг, К., и Ван Котт, К. Е. Дж. (2004) Очистка фактора IX, полученного из рекомбинантной ДНК, продуцируемого в трансгенном свином молоке, и фракционирование активных и неактивных субпопуляций. J. Chromatogr. А. 1026 , 149–157.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 100

    Zu, X., Cheng, J., Huang, L., et al. (2003) Экспрессия в почечных канальцах и секреция гормона роста человека с мочой: рост трансгенного биореактора на основе почек. Transgenic Res. 12 , 155–162.

    Артикул Google ученый

  • 101

    Харви, А. Дж., Спекснидер, Г., Боуг, Л. Р., Моррис, Дж. А. и Ивари, Р. (2002) Экспрессия экзогенного белка в яичном белке трансгенных цыплят. Nat. Biotechnol. 20 , 396–399.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • 102

    Харви, А.J. и Ivarie, R. (2003) Проверка курицы как биореактора для производства экзогенных белков в яичный белок. Poult. Sci. 82 , 927–930.

    PubMed CAS Google ученый

  • 103

    Фан, Дж. И Ватанабе, Т. (2003) Трансгенные кролики как терапевтические белковые биореакторы и модели заболеваний человека. Pharmacol. Ther. 99 , 261–282.

    PubMed CAS Статья Google ученый

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *