Que sont les glycoprotéines et ce qu'elles font

Une glycoprotéine est un type de molécule de protéine à laquelle est attaché un glucide. Le processus se produit soit lors de la traduction des protéines, soit en tant que modification post-traductionnelle dans un processus appelé glycosylation.

Le glucide est une chaîne d'oligosaccharides (glycane) qui est liée de manière covalente aux chaînes latérales polypeptidiques de la protéine. En raison des groupes de sucres -OH, les glycoprotéines sont plus hydrophiles que les protéines simples. Cela signifie que les glycoprotéines sont plus attirées par l'eau que les protéines ordinaires. La nature hydrophile de la molécule conduit également au repli caractéristique de la structure tertiaire de la protéine.

Le glucide est une molécule courte, souvent ramifiée, et peut consister en:

• sucres simples (par exemple, glucose, galactose, mannose, xylose)
• les sucres aminés (sucres ayant un groupe amino, tels que la N-acétylglucosamine ou la N-acétylgalactosamine)
• sucres acides (sucres ayant un groupe carboxyle, tels que l'acide sialique ou l'acide N-acétylneuraminique)

Glycoprotéines O-Linked et N-Linked

Les glycoprotéines sont classées en fonction du site d'attachement du glucide à un acide aminé dans la protéine.

• Les glycoprotéines O-liées sont celles dans lesquelles les glucides se lient à l'atome d'oxygène (O) du groupe hydroxyle (-OH) du groupe R de l'acide aminé thréonine ou sérine. Les glucides O-liés peuvent également se lier à l'hydroxylysine ou à l'hydroxyproline. Le processus est appelé O-glycosylation. Les glycoprotéines O-liées sont liées au sucre dans le complexe de Golgi.
• Les glycoprotéines liées à N ont un glucide lié à l'azote (N) du groupe amino (-NH₂) du groupe R de l'acide aminé asparagine. Le groupe R est généralement la chaîne latérale amide de l'asparagine. Le processus de liaison est appelé N-glycosylation. Les glycoprotéines liées à N tirent leur sucre de la membrane du réticulum endoplasmique puis sont transportées vers le complexe de Golgi pour être modifiées.

Alors que les glycoprotéines O-liées et N-liées sont les formes les plus courantes, d'autres connexions sont également possibles:

• La P-glycosylation se produit lorsque le sucre se fixe au phosphore de la phosphosérine.
• La C-glycosylation est lorsque le sucre se fixe à l'atome de carbone d'un acide aminé. Un exemple est lorsque le sucre mannose se lie au carbone dans le tryptophane.
• La glypiation est lorsqu'un glycolipide de glycophosphatidylinositol (GPI) se fixe à l'extrémité carbone d'un polypeptide.

Exemples et fonctions des glycoprotéines

Les glycoprotéines fonctionnent dans la structure, la reproduction, le système immunitaire, les hormones et la protection des cellules et des organismes.

Les glycoprotéines se trouvent à la surface de la bicouche lipidique des membranes cellulaires. Leur nature hydrophile leur permet de fonctionner dans l'environnement aqueux, où ils agissent dans la reconnaissance cellule-cellule et la liaison d'autres molécules. Les glycoprotéines de surface cellulaire sont également importantes pour la réticulation des cellules et des protéines (par exemple, le collagène) pour ajouter de la force et de la stabilité à un tissu. Les glycoprotéines dans les cellules végétales sont ce qui permet aux plantes de se tenir debout contre la force de gravité.

Les protéines glycosylées ne sont pas seulement essentielles à la communication intercellulaire. Ils aident également les systèmes d'organes à communiquer entre eux. Les glycoprotéines se trouvent dans la matière grise du cerveau, où elles travaillent avec les axones et les synaptosomes.

Les hormones peuvent être des glycoprotéines. Les exemples incluent la gonadotrophine chorionique humaine (HCG) et l'érythropoïétine (EPO).

La coagulation sanguine dépend des glycoprotéines prothrombine, thrombine et fibrinogène.

Les marqueurs cellulaires peuvent être des glycoprotéines. Les groupes sanguins MN sont dus à deux formes polymorphes de la glycoprotéine glycophorine A. Les deux formes ne diffèrent que par deux résidus d'acides aminés, mais cela suffit pour causer des problèmes aux personnes recevant un organe donné par une personne d'un groupe sanguin différent. Le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) et l'antigène H du groupe sanguin ABO se distinguent par des protéines glycosylées.

La glycophorine A est également importante car elle est le site d'attachement Plasmodium falciparum, un parasite du sang humain.

Les glycoprotéines sont importantes pour la reproduction car elles permettent la liaison des spermatozoïdes à la surface de l'ovule.

Les mucines sont des glycoprotéines présentes dans le mucus. Les molécules protègent les surfaces épithéliales sensibles, y compris les voies respiratoires, urinaires, digestives et reproductives.

La réponse immunitaire repose sur les glycoprotéines. Le glucide des anticorps (qui sont des glycoprotéines) détermine l'antigène spécifique qu'il peut se lier. Les cellules B et les cellules T ont des glycoprotéines de surface qui se lient aux antigènes, ainsi.

Glycosylation versus glycation

Les glycoprotéines tirent leur sucre d'un processus enzymatique qui forme une molécule qui ne fonctionnerait pas autrement. Un autre processus, appelé glycation, lie de manière covalente les sucres aux protéines et aux lipides. La glycation n'est pas un processus enzymatique. Souvent, la glycation réduit ou annule la fonction de la molécule affectée. La glycation se produit naturellement pendant le vieillissement et est accélérée chez les patients diabétiques ayant des taux élevés de glucose dans le sang.

Sources

• Berg, Jeremy M. et al. Biochimie. 5e éd., W.H. Freeman and Company, 2002, p. 306-309.
• Ivatt, Raymond J. La biologie des glycoprotéines. Plenum Press, 1984.