Glikoprotein – pengertian dan fungsi

Glikoprotein adalah molekul yang terdiri dari rantai protein dan karbohidrat yang terlibat dalam banyak fungsi fisiologis termasuk kekebalan. Banyak virus memiliki glikoprotein yang membantu mereka memasuki sel-sel tubuh, tetapi juga dapat berfungsi sebagai target terapi atau pencegahan yang penting.

Glikoprotein adalah protein yang mengandung glikan yang melekat pada rantai samping asam amino. Glycans adalah rantai oligosakarida; yang merupakan polimer sakarida, yang dapat menempel pada lipid (glikolipid) atau asam amino (glikoprotein). Biasanya, ikatan ini terbentuk melalui proses yang disebut glikosilasi.

Glikosilasi terjadi pada sebagian besar protein setelah translasi dengan sebagian besar protein RER tersintesis yang mengalami glikosilasi. Ada berbagai bentuk glikosilasi yang menempel pada glikans spesifik pada protein dan lipid.

Misalnya, N-glikosilasi (perlekatan glikans ke nitrogen pada rantai samping amina asparagin) dan O-glikosilasi (perlekatan glikans ke oksigen pada serin dan / atau treonin). Gula spesifik (glycan) yang dapat melekat pada protein atau lipid pada manusia termasuk β-D-Glukosa (Glc) dan β-D-Galaktosa (Gal).

Pengertian

Glikoprotein adalah jenis molekul protein yang memiliki karbohidrat yang melekat padanya. Proses tersebut terjadi selama translasi protein atau sebagai modifikasi posttranslasional dalam proses yang disebut glikosilasi.

Karbohidrat adalah rantai oligosakarida (glikan) yang terikat secara kovalen dengan rantai samping polipeptida protein. Karena gugus -OH gula, glikoprotein lebih hidrofilik daripada protein sederhana. Ini berarti glikoprotein lebih tertarik pada air daripada protein biasa. Sifat hidrofilik molekul juga mengarah pada lipatan karakteristik struktur tersier protein.

Glikoprotein - pengertian dan fungsiKarbohidrat adalah molekul pendek, sering bercabang, dan dapat terdiri dari:

  • gula sederhana (mis., glukosa, galaktosa, manosa, xilosa)
  • gula amino (gula yang memiliki gugus amino, seperti N-Asetilglukosamin atau N-asetilgalaktosamin)
  • gula asam (gula yang memiliki gugus karboksil, seperti asam sialat atau asam N-asetilneuramin)

Glikoprotein Terhubung-O dan Terhubung-N

Glikoprotein dikategorikan menurut tempat perlekatan karbohidrat dengan asam amino dalam protein.

Glikoprotein yang terkait dengan O adalah karbohidrat yang terikat dengan atom oksigen (O) dari gugus hidroksil (-OH) dari gugus R baik asam amino treonin atau serin. Karbohidrat terkait O juga dapat berikatan dengan hydroxylysine atau hydroxyproline. Prosesnya disebut O-glikosilasi. Glikoprotein terkait-O terikat dengan gula di dalam kompleks Golgi.

Glikoprotein terkait-N memiliki karbohidrat yang terikat pada nitrogen (N) dari gugus amino (-NH2) dari gugus R dari asam amino asparagine. Gugus R biasanya rantai samping amida asparagin. Proses ikatan disebut N-glikosilasi. Glikoprotein terkait-N memperoleh gula dari membran retikulum endoplasma dan kemudian diangkut ke kompleks Golgi untuk modifikasi.

Walaupun glikoprotein yang terhubung dengan O dan N adalah bentuk yang paling umum, koneksi lain juga dimungkinkan:

  • Glikosilasi P terjadi ketika gula menempel pada fosfor fosfoserin.
  • Glikosilasi C adalah ketika gula menempel pada atom karbon asam amino. Contohnya adalah ketika gula mannosa berikatan dengan karbon di triptofan.
  • Glypiation adalah ketika glikolipid glikofosfatidlinlinolol (GPI) menempel pada ujung karbon polipeptida.

Contoh dan Fungsi Glikoprotein

Glikoprotein berfungsi dalam struktur, reproduksi, sistem kekebalan, hormon, dan perlindungan sel dan organisme:

  • Glikoprotein ditemukan pada permukaan lapisan ganda lipid membran sel. Sifat hidrofilik mereka memungkinkan mereka berfungsi di lingkungan berair, di mana mereka bertindak dalam pengenalan sel-sel dan pengikatan molekul lain. Glikoprotein permukaan sel juga penting untuk sel-sel yang saling terhubung dan protein (mis., Kolagen) untuk menambah kekuatan dan stabilitas jaringan. Glikoprotein dalam sel tanaman adalah apa yang memungkinkan tanaman berdiri tegak melawan gaya gravitasi.
  • Protein glikosilasi tidak hanya penting untuk komunikasi antar sel. Mereka juga membantu sistem organ berkomunikasi satu sama lain. Glikoprotein ditemukan dalam materi kelabu otak, di mana mereka bekerja bersama dengan akson dan sinaptosom.
  • Hormon mungkin glikoprotein. Contohnya termasuk human chorionic gonadotropin (HCG) dan erythropoietin (EPO).
  • Pembekuan darah tergantung pada prothrombin glikoprotein, trombin, dan fibrinogen.
  • Penanda sel mungkin glikoprotein. Golongan darah MN disebabkan oleh dua bentuk polimorfik dari glikoprotein glikophorin A. Kedua bentuk hanya berbeda oleh dua residu asam amino, namun itu cukup untuk menyebabkan masalah bagi orang yang menerima organ yang disumbangkan oleh seseorang dengan golongan darah yang berbeda. Major Histocompatibility Complex (MHC) dan antigen H dari golongan darah ABO dibedakan oleh protein glikosilasi.
  • Glikoforin A juga penting karena merupakan tempat perlekatan untuk Plasmodium falciparum, parasit darah manusia.
  • Glikoprotein penting untuk reproduksi karena memungkinkan pengikatan sel sperma ke permukaan sel telur.
  • Musin adalah glikoprotein yang ditemukan dalam lendir. Molekul-molekul melindungi permukaan epitel yang sensitif, termasuk saluran pernapasan, saluran kencing, pencernaan, dan reproduksi.
  • Respons imun bergantung pada glikoprotein. Karbohidrat antibodi (yang merupakan glikoprotein) menentukan antigen spesifik yang dapat diikatnya. Sel B dan sel T memiliki glikoprotein permukaan yang juga mengikat antigen.

Glikosilasi dan Glikasi

Glikoprotein mendapatkan gula dari proses enzimatik yang membentuk molekul yang tidak akan berfungsi sebaliknya. Proses lain, yang disebut glikasi, secara kovalen mengikat gula dengan protein dan lipid. Glikasi bukan proses enzimatik. Seringkali, glikasi mengurangi atau meniadakan fungsi molekul yang terpengaruh. Glikasi secara alami terjadi selama penuaan dan dipercepat pada pasien diabetes dengan kadar glukosa tinggi dalam darah mereka.

Glikoprotein dan COVID-19

β-coronavirus – termasuk MERS-CoV (MERS), SARS-CoV (SARS), dan SARS-CoV-2 (COVID-19) – masuk ke epitel pernapasan (dan pencernaan) melalui spike glycoprotein (S). Virus mengikat reseptor ACE2 melalui SB mereka (spike domain B) – yang muncul ‘seperti mahkota’ dan memunculkan nama ‘virus korona’.

Coronavirus juga membutuhkan TMPRSS2 untuk mensuplai SB-glikoprotein untuk memasuki sel melalui endositosis.

Domain SB dari β-coronavirus juga merupakan situs utama bagi antibodi untuk menetralisir virus. Oleh karena itu juga merupakan target untuk setiap vaksinasi yang berhasil untuk COVID-19 untuk menargetkan S glikoprotein pada permukaan SARS-CoV-2. Lebih lanjut, serum poliklonal (pada tikus) dapat menghambat masuknya SARS-CoV-2 ke dalam sel dengan memblokir domain SB.

Penting untuk dicatat, bahwa tidak ada vaksinasi yang berhasil untuk setiap virus korona manusia hingga saat ini, meskipun kemajuan signifikan sedang dibuat dalam pengembangan vaksin untuk COVID-19 oleh beberapa kelompok di seluruh dunia.

SARS menghilang dari populasi dan MERS terbatas di Timur Tengah, sehingga kebutuhan vaksin bukan prioritas utama. Namun, dengan COVID-19 menjadi pandemi global (yang pertama sejak pandemi influenza 1918), kebutuhan untuk menghasilkan vaksin yang berhasil adalah prioritas global utama.

Seperti halnya banyak coronavirus (penyebab pilek) dan virus influenza (penyebab flu), permukaan S-domain terus berubah (bermutasi) karenanya mengapa memiliki epidemi musiman setiap tahun, meskipun ada antibodi untuk jenis sebelumnya.

Meskipun SARS-CoV-2 telah bermutasi menjadi banyak varian yang berbeda, secara keseluruhan, struktur virus dari S-domain tetap relatif stabil, sehingga vaksin mungkin lebih menjanjikan. Tentu saja, hanya waktu yang akan menentukan apakah vaksin SARS-CoV-2 akan berhasil atau tidak.

Singkatnya, glikoprotein adalah molekul oligosakarida (glikans) yang terkait dengan rantai samping asam amino dari protein yang melayani banyak fungsi fisiologis. Fungsi-fungsi ini bervariasi dari dukungan struktural seperti kolagen hingga menentukan golongan golongan darah. Glikoprotein juga terdapat pada permukaan virus yang memungkinkan pengikatan pada reseptor tubuh.

SARS-CoV-2 (menyebabkan COVID-19) memiliki domain lonjakan (glikoprotein) yang berikatan dengan reseptor ACE2 di paru-paru dan mengganggu domain spike dapat menjadi target vaksin potensial serta target terapi lainnya.