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Konjugierte Proteine

Die N-glycosidische Verbindung (Typ I-Verknüpfung)

Während Zuckerreste bei cytoplasmatischen Proteinen relativ selten vorkommen, gehört die N-Glycosylierung zu den häufigsten chemischen Modifikationen von sekretierten Proteinen, Lumen- und Membranproteinen. Der Kohlenhydrat-Anteil kann mehr als 90 % der molekularen Masse eines Proteins ausmachen und besteht meistens aus kovalent gebundenen Oligosaccharid-Seitenketten mit 4 bis 15 Zuckern. Diese Seitenketten können auch verzweigt sein.

Die N-Glycosylierung findet im endoplasmatischen Retikulum (ER) statt und erfolgt, sobald die neusynthetisierte Peptidkette auf der Lumenseite des ER ankommt, also noch während der Translation und vor der endgültigen Faltung des Proteins (co-translational). In einigen Fällen ist die Glycosylierung essenziell für die korrekte Faltung bzw. den korrekten Zusammenbau von aus mehreren Untereinheiten bestehenden Proteinen. Die großen hydrophilen Kohlenhydrat-Ketten positionieren das Protein-Segment, an das sie gebunden sind, auf der Oberfläche des Proteins.

Die N-Glycosylierung von Lumen-, Membran- und sekretierten Proteinen erfolgt in zwei Schritten: die so genannten Kern- oder core-Kohlenhydrate werden als Ganzes an ein großes N-verbundenens Oligosaccharid angehängt. Diese Reaktion wird von der Glycosyl-Transferase während der Proteinsynthese im ER katalysiert. An diese Kerneinheit werden in einem zweiten Schritt, während der Passsage durch den Golgi-Apparat, weitere Zucker angehängt.

Abb.1
N-glycosidische Verbindung

N-Acetyl-glucosamin (NAG) ist mit einem Asparagin-Rest des Proteins verbunden.

N-Acetyl-glucosamin ist am reduzierenden Ende der Kohlenhydrat-Kette mit dem Amid-Stickstoff von Asparagin verbunden. Asparagin muss dabei in der Sequenz Asn-X-Thr (oder Ser) vorkommen; X kann jede beliebige Aminosäure außer Prolin sein. Die Asn-verknüpften Oligosaccharide kommen erheblich öfter vor als O-verknüpfte Glycoproteine.

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