Definición y Función de las Glicoproteínas

Una glicoproteína es un tipo de molécula de proteína a la que se le ha unido un carbohidrato. El proceso ocurre durante la traducción de proteínas o como una modificación postraduccional en un proceso llamado glicosilación.

El carbohidrato es una cadena de oligosacárido (glicano) que está unida covalentemente a las cadenas laterales polipeptídicas de la proteína. Debido a los grupos-OH de los azúcares, las glicoproteínas son más hidrófilas que las proteínas simples. Esto significa que las glicoproteínas son más atraídas por el agua que las proteínas ordinarias. La naturaleza hidrófila de la molécula también conduce al plegamiento característico de la estructura terciaria de la proteína.

El carbohidrato es una molécula corta, a menudo ramificada, y puede consistir en:

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• azúcares simples (por ejemplo, glucosa, galactosa, manosa, xilosa)
• aminoazúcares (azúcares que tienen un grupo amino, como N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina)
• azúcares ácidos (azúcares que tienen un grupo carboxilo, como ácido siálico o ácido N-acetilneuramínico)

Glicoproteínas Unidas a O y Unidas a N

Las glicoproteínas se clasifican de acuerdo con el sitio de unión del carbohidrato a un aminoácido en la proteína.

• Las glicoproteínas unidas a O son aquellas en las que el carbohidrato se une al átomo de oxígeno (O) del grupo hidroxilo (-OH) del grupo R del aminoácido treonina o serina. Los carbohidratos unidos a O también pueden unirse a hidroxilisina o hidroxiprolina. El proceso se denomina O-glicosilación. Las glicoproteínas unidas a O se unen al azúcar dentro del complejo de Golgi.
• Las glicoproteínas unidas a N tienen un carbohidrato unido al nitrógeno (N) del grupo amino (- NH₂) del grupo R del aminoácido asparagina. El grupo R es habitualmente la cadena lateral amida de la asparagina. El proceso de unión se denomina N-glicosilación. Las glicoproteínas unidas a N obtienen su azúcar de la membrana del retículo endoplásmico y luego se transportan al complejo de Golgi para su modificación.

Si bien las glicoproteínas unidas a O y N son las formas más comunes, también son posibles otras conexiones:

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• La P-glicosilación se produce cuando el azúcar se une al fósforo de la fosfoserina.
• La C-glicosilación es cuando el azúcar se une al átomo de carbono de un aminoácido. Un ejemplo es cuando la manosa de azúcar se une al carbono en el triptófano.
• La glipiación es cuando un glicolípido de glicofosfatidilinositol (GPI) se une al extremo carbonado de un polipéptido.

Ejemplos y Funciones de Glicoproteínas

Las glicoproteínas funcionan en la estructura, reproducción, sistema inmunitario, hormonas y protección de células y organismos.

Las glicoproteínas se encuentran en la superficie de la bicapa lipídica de las membranas celulares. Su naturaleza hidrófila les permite funcionar en el entorno acuoso, donde actúan en el reconocimiento célula-célula y la unión de otras moléculas. Las glicoproteínas de la superficie celular también son importantes para reticular células y proteínas (por ejemplo, colágeno) para añadir resistencia y estabilidad a un tejido. Las glicoproteínas en las células vegetales son las que permiten que las plantas se mantengan erguidas contra la fuerza de la gravedad.

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Las proteínas glicosiladas no son solo críticas para la comunicación intercelular. También ayudan a los sistemas de órganos a comunicarse entre sí. Las glicoproteínas se encuentran en la materia gris del cerebro, donde trabajan junto con axones y sinaptosomas.

Las hormonas pueden ser glicoproteínas. Los ejemplos incluyen gonadotropina coriónica humana (HCG) y eritropoyetina (EPO).

La coagulación de la sangre depende de las glicoproteínas protrombina, trombina y fibrinógeno.

Los marcadores celulares pueden ser glicoproteínas. Los grupos sanguíneos MN se deben a dos formas polimórficas de la glicoproteína glicoforina A. Las dos formas difieren solo en dos residuos de aminoácidos, pero eso es suficiente para causar problemas a las personas que reciben un órgano donado por alguien con un grupo sanguíneo diferente. El Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC) y el antígeno H del grupo sanguíneo ABO se distinguen por proteínas glicosiladas.

La glicoforina A también es importante porque es el sitio de unión para Plasmodium falciparum, un parásito de la sangre humana.

Las glicoproteínas son importantes para la reproducción porque permiten la unión del espermatozoide a la superficie del óvulo.

Las mucinas son glicoproteínas que se encuentran en el moco. Las moléculas protegen las superficies epiteliales sensibles, incluidos los tractos respiratorio, urinario, digestivo y reproductivo.

La respuesta inmunitaria se basa en glicoproteínas. El carbohidrato de los anticuerpos (que son glicoproteínas) determina el antígeno específico al que se puede unir. Las células B y las células T tienen glicoproteínas de superficie que también se unen a antígenos.

Glicosilación Versus Glicación

Las glicoproteínas obtienen su azúcar de un proceso enzimático que forma una molécula que no funcionaría de otra manera. Otro proceso, llamado glicación, une covalentemente azúcares a proteínas y lípidos. La glicación no es un proceso enzimático. A menudo, la glicación reduce o niega la función de la molécula afectada. La glicación ocurre naturalmente durante el envejecimiento y se acelera en pacientes diabéticos con altos niveles de glucosa en la sangre.

Fuentes

• Berg, Jeremy M., et al. Bioquímica. 5ta ed., W. H. Freeman y Compañía, 2002, pp. 306-309.
• Ivatt, Raymond J. La Biología de las Glicoproteínas. Plenum Press, 1984.