N-결합 글리코실화

3. 생합성

N-결합 글리칸의 생합성은 크게 세 단계로 나뉜다.

3. 1. 전구체 올리고당 합성

3. 2. 단백질로의 글리칸 전이

• 아스파라진은 1차 구조의 특정 컨센서스 서열(Asn–X–Ser 또는 Asn–X–Thr 또는 드문 경우 Asn–X–Cys)에 위치해야 한다.
• 아스파라진은 단백질의 3차 구조에서 적절하게 위치해야 한다(당은 극성 분자이므로 단백질 표면에 위치한 아스파라진에 부착되어야 하며 단백질 내부에 묻혀 있으면 안 된다).
• ''N''-결합 글리코실화를 시작하려면 아스파라진이 소포체의 루멘 쪽에 있어야 한다. 표적 잔기는 분비 단백질 또는 루멘을 향하는 막횡단 단백질 영역에서 발견된다.

3. 3. 글리칸 가공

• 고만노스는 기본적으로 두 개의 ''N''-아세틸글루코사민과 많은 만노스 잔기로 구성되며, 종종 단백질에 부착되기 전의 전구체 올리고당과 거의 동일한 수이다.
• 복합 올리고당은 원래 두 개의 ''N''-아세틸글루코사민보다 더 많은 다른 유형의 당을 거의 무제한으로 포함할 수 있기 때문에 그렇게 명명되었다.
• 하이브리드 올리고당은 가지의 한쪽에 만노스 잔기를 포함하는 반면, 다른 쪽에는 ''N''-아세틸글루코사민이 복합 가지를 시작한다.

4. 원핵생물에서의 N-결합 글리코실화

원핵생물과 고세균에서도 유사한 ''N''-글리칸 생합성 경로가 발견되었다. 하지만 진핵생물에 비해 진정세균과 고세균의 최종 글리칸 구조는 소포체에서 만들어진 초기 전구체와 크게 다르지 않은 것으로 보인다. 진핵생물에서는 원래의 전구체 올리고당이 세포 표면으로 이동하는 과정에서 광범위하게 변형된다. ^{[12] [8]}

5. 기능

N-결합 글리칸은 고유 기능과 외부 기능을 모두 갖는다.^[2]

면역계에서 면역 세포 표면의 N-결합 글리칸은 세포의 이동 패턴을 결정하는 데 도움을 준다. 예를 들어, 피부로 이동하는 면역 세포는 해당 부위로의 호밍(homing)을 선호하는 특정 당화(glycosylation)를 갖는다.^[1] IgE, IgM, IgD, IgA, IgG를 포함한 다양한 면역글로불린의 당화 패턴은 Fc 및 기타 면역 수용체에 대한 친화성을 변경하여 고유한 이펙터 기능을 부여한다.^[1] 또한 글리칸은 "자기(self)"와 "비자기(non-self)"를 구별하는 데 관여할 수 있으며, 이는 다양한 자가면역 질환의 병태생리학과 관련이 있을 수 있다.^[1]

어떤 경우에는 N-글리칸과 단백질 간의 상호 작용이 복잡한 전자 효과를 통해 단백질을 안정화시킨다.^[4]

6. 임상적 의의

N-결합 글리코실화의 변화는 류마티스 관절염,^[1] 제1형 당뇨병,^[1] 크론병,^[1] 및 암을 포함한 다양한 질병과 관련이 있다.^[1]

N-결합 글리코실화와 관련된 18개의 유전자 돌연변이는 다양한 질병을 유발하며, 이 중 대부분은 신경계와 관련이 있다.^[1]

7. 치료용 단백질에서의 중요성

시장에 출시된 많은 치료용 단백질은 ''N''-결합된 당단백질인 항체이다. 에타너셉트, 인플릭시맙 및 리툭시맙은 ''N''-글리코실화된 치료용 단백질이다.^[20]

참조

_[1] 웹사이트 Glycosylation https://www.uniprot.[...]
_[2] 웹사이트 GlyGen glycan structure dictionary https://wiki.glygen.[...] GlyGen 2021-04-01
_[3] 논문 N-glycosylation as a eukaryotic protective mechanism against protein aggregation 2024
_[4] 논문 Stereoelectronic effects in stabilizing protein– N -glycan interactions revealed by experiment and machine learning 2021-03-15
_[5] 웹사이트 Glycosylation https://www.uniprot.[...] 2021-02-13
_[6] 논문 Effect of N-linked glycosylation on glycopeptide and glycoprotein structure https://pubmed.ncbi.[...] 1999-12
_[7] 논문 Metabolic mimics: the disorders of N-linked glycosylation https://pubmed.ncbi.[...] 2005-09
_[8] 서적 Introduction to glycobiology https://www.worldcat[...] Oxford University Press 2011
_[9] 서적 Introduction to glycobiology https://www.worldcat[...] Oxford University Press 2011
_[10] 논문 The amino acid following an asn-X-Ser/Thr sequon is an important determinant of N-linked core glycosylation efficiency https://pubmed.ncbi.[...] 1998-05-12
_[11] 서적 Introduction to glycobiology https://www.worldcat[...] Oxford University Press 2011
_[12] 논문 Similarities and differences in the glycosylation mechanisms in prokaryotes and eukaryotes https://pubmed.ncbi.[...] 2010
_[13] 논문 Glycoengineering: the effect of glycosylation on the properties of therapeutic proteins https://pubmed.ncbi.[...] 2005-08
_[14] 논문 Glycans in the immune system and The Altered Glycan Theory of Autoimmunity: a critical review https://pubmed.ncbi.[...] 2015-02
_[15] 논문 Detection of altered N-glycan profiles in whole serum from rheumatoid arthritis patients https://pubmed.ncbi.[...] 2007-06-15
_[16] 논문 N-Glycan Profile and Kidney Disease in Type 1 Diabetes https://pubmed.ncbi.[...] 2018-01
_[17] 논문 Inflammatory bowel disease associates with proinflammatory potential of the immunoglobulin G glycome https://pubmed.ncbi.[...] 2015-06
_[18] 논문 Immunoglobulin G Fc N-glycan profiling in patients with gastric cancer by LC-ESI-MS: relation to tumor progression and survival https://pubmed.ncbi.[...] 2012-01
_[19] 논문 Change in IgG1 Fc N-linked glycosylation in human lung cancer: age- and sex-related diagnostic potential https://pubmed.ncbi.[...] 2013-08
_[20] 논문 Emerging principles for the therapeutic exploitation of glycosylation https://pubmed.ncbi.[...] 2014-01-03
_[21] 논문 Production of complex human glycoproteins in yeast https://pubmed.ncbi.[...] 2003-08-29
_[22] 논문 Controlled glycosylation of plant-produced recombinant proteins https://pubmed.ncbi.[...] 2014-12
_[23] 웹인용 Glycosylation https://www.uniprot.[...]
_[24] 저널 인용 Effect of ''N''-linked glycosylation on glycopeptide and glycoprotein structure 1999-12
_[25] 저널 인용 Metabolic mimics: the disorders of ''N''-linked glycosylation 2005-09
_[26] 서적 인용 Introduction to Glycobiology https://archive.org/[...] Oxford University Press, USA