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[Bio-Edu] 生体内で起こる蛋白質の酸素を要する糖化(Glycosylation)の5つの種類とメカニズムの説明 – ID3160 [2020/10/14]

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[Bio-Edu] 生体内で起こる蛋白質の酸素を要する糖化(Glycosylation)の5つの種類とメカニズムの説明 – ID3160 [2020/10/14]
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Creative Biolabs社のHigh-Affiテクノロジーを使用したグリコシル化特異的抗体産生サービスのサイトから、蛋白質に対する生体内での糖化についての説明をまとめた。サイトのページの背景には、美しい抗体(Antibody)の立体構造図があるので、そちらもどうぞ見てください。

Creative Biolabs社のHigh-Affiテクノロジーを使用したグリ

https://www.creative-biolabs.com/glycosylation-specific-antibody-production-services.html?gclid=cjwkcaia1uhsbrbueiwakbctzuoaxgfot08zradpljk9vs9yuqyslqv3w8a7iqg6_x-sbb6mkektlbocvdmqavd_bwe

グルコシド化

グリコシル化は、酸素を要しない糖化とは違い、酵素による部位特異的な反応であり、(1)酵素グリコシルトランスフェラーゼと(2)グリコシダーゼがこの反応を生じさせる酵素です。

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5つのカテゴリ

修飾されたアミノ酸の種類と糖鎖の特性に基づいて、グリコシル化は次の5つのカテゴリに分類できます。

いずれの反応も細胞内の小胞体(Endoplasmic Riticulum: ER)とゴルジ体(Golgi apparatus or Golgi body: Golgi)を順次、蛋白質が移動しながら糖付加反応が進む。

1) N-linked glycosylation

(N-結合型グリコシル化; N-glycosyl)
タンパク質のアスパラギン(Asn)またはアルギニン(Arg)のアミド窒素原子へのオリゴ糖分子の付加です。

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  • N-glycosylでは、AsnとArgに糖が以下のように付加されます。
    • Asnでは、以下の4種の糖が付加
      • GlcNAc
      • GalNAc
      • Glc
      • Rha
    • Argでは、Glcが付加
      • Glc

糖鎖の略号

動物と酵母では、以下の10種類

  • グルコース(Glc)
  • ガラクトース(Gal)
  • マンノース(Man)
  • N-アセチルグルコサミン(GlcNAc)
  • N-アセチルガラクトサミン(GalNAc)
  • フコース(Fuc)
  • シアル酸(Sia、NeuAc)
  • キシロース(Xyl)
  • グルクロン酸(GlcA)
  • イズロン酸(IdoA)

植物の特有の糖鎖

  • ラムノース(Rha)
  • アラビノース(Ara)
  • ガラクツロン酸(GalA)
  • アピオース(Api)など

糖鎖って? – 糖鎖医工学研究センター

https://unit.aist.go.jp/brd/jp/GTRC/ci/rcmg/jp/what%27s_tousa/what%27s_tousa1.html

下図には、IgG1のFc領域に共通してあるAsnに対して付加される糖鎖の模式図を示します。

Influence of N-glycosylation on effector functions and thermal stability of glycoengineered IgG1 monoclonal antibody with homogeneous glycoforms, 2019

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6380427/

2) O-linked glycosylation

(O-結合型グリコシル化; O-glycosyl)
単糖またはオリゴ糖分子がタンパク質のアミノ酸残基の酸素原子に結合。 この反応は、真核生物のゴルジ体で起こり、古細菌や細菌でも見られる。 これは、対応するグリコシルトランスフェラーゼによって転移されたセリン(Ser)またはスレオニン(Thr)残基へのN-アセチルガラクトサミン、フコース、グルコースまたはマンノースの付加から始まります。次に、炭水化物鎖が伸び、続いて他の炭水化物(ガラクトースやシアル酸など)が続きます。

  • O-glycosylでは、以下のように付加されます。
    • Hypに付加される糖鎖
      • GlcNAc
      • Gal
      • Ara
    • Serに付加される糖鎖
      • Glc
      • FucNAc
      • Xyl
      • Gal
    • Thrに付加される糖鎖
      • Man
      • GlcNAc
      • Glc
      • Gal
    • Tyrに付加される糖鎖
      • Gal
      • Glc
    • Hylに付加される糖鎖
      • Gal
    • Ser/Thrに付加される糖鎖
      • GlcNAc
      • GalNAc
      • Gal
      • Man
      • Fuc
      • Pse
      • DIAcTridH

3) Phospho-serine glycosylation

(ホスホセリンのグリコシル化; P-glycosyl)
ホスホセリンのグリコシル化は、ホスホジエステル結合を介した糖のタンパク質への付加。 GlcNAc、キシロース、マンノース、フコースがこの種のグリコシル化に関与している。

  • Serに付加される糖鎖
    • GlcNAc-1-P
    • Man-1-P
    • Fuc-1-P
    • Xyl-1-P

4) C-Mannosylation

(C-マンノシル化; C-glycosl)
C-マンノシル化とは、C-C結合を介してシーケンスW-X-X-W(Wはトリプトファンを示し、Xは任意のアミノ酸)の最初のトリプトファン残基C-2にマンノース糖を付加することを指します。 これまでのところ、この結合は、RNase2、トロンボスポンジン、インターロイキン-12、プロペルジンなどの哺乳類タンパク質で発見されている。

  • Trpに付加される糖鎖
    • Man

5) Glypiation(GPI)

グリピエーション(GPI)
グリピエーション(GPI)は、タンパク質がグリカン鎖を介して脂質アンカーに結合する特殊な形態のグリコシル化です。 この種のグリコシル化は、トリパノソームやThy-1抗原などの重要な細胞表面糖タンパク質に広く分布している。

  • C-term
    • EthN-6–P-Man

ERとGolgiによる修飾過程

ERとGolriの詳細な図は、以下の文献を参照

Role of Chinese hamster ovary central carbon metabolism in controlling the quality of secreted biotherapeutic proteins

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ここまで

< 本編はここまで。

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