Glicoproteínas: Estrutura e Função

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Thaís Fernandes das Neves (@thais0831 - @studyenffernandes) 
Glicoproteínas 
 
Glicoproteínas são proteínas às quais oligossacarídeos estão ligados de forma covalente. Elas diferem dos proteoglicanos 
(que podem ser considerados como um caso especial de glicoproteínas) pelo fato de que a cadeia oligossacarídica das 
glicoproteínas é relativamente pequena (geralmente de 2 a 1O resíduos de oses (oses= ado’’ses’’ ceto’’ses’’ = 
monossacarídeo), embora possa ser mais longa), ao passo que essa cadeia pode ser muito longa nos 
glicosaminoglicanos. 
Enquanto os glicosaminoglicanos têm unidades dissacarídicas repetidas, os carboidratos das glicoproteínas não têm 
repetições em série. As cadeias oligossacarídicas das glicoproteínas são muitas vezes ramificadas, em vez de lineares, e 
podem ter carga negativa ou não. Contêm quantidades altamente variáveis de carboidratos. 
Por exemplo, a imunoglobulina lgG contém menos de 4% de sua massa como carboidrato, enquanto a glicoproteína 
gástrica humana (mucina) têm mais de 80% de carboidrato. 
Função 
Glicoproteínas ligadas à membrana participam de vários fenômenos celulares, incluindo reconhecimentos na superfície 
celular (por outras células, hormônios, vírus), antigenicidade (como os antígenos de grupo sanguíneo), como 
componentes da matriz extracelular e como as mucinas dos tratos gastrintestinal e urogenital, onde atuam como 
lubrificantes biológicos protetores. Além disso, quase todas as proteínas globulares presentes no plasma humano são 
glicoproteínas. 
 
Estrutura dos oligossacarideos 
Os componentes oligossacarídicos das glicoproteínas são geralmente heteropolímeros ramificados, formados 
basicamente de D-hexoses, com a adição, em alguns casos, de ácido neuramínico e de L-fucose 
A. Estrutura da ligação entre o carboidrato e a proteína - O oligossacarídeo pode estar ligado à proteína por uma 
ligação N- ou 0 - glicosídica. No primeiro caso, a cadeia oligossacarídica está unida ao grupo amino da cadeia lateral de 
uma asparagina e, no segundo, ao grupo hidroxila da cadeia lateral de uma serina ou de uma treonina. (Nota: No caso do 
colágeno, há uma ligação 0 -glicosídica entre galactose ou glicose e o grupo hidroxila da hidroxilisina. 
B. Oligossacarídeos N- e O-ligados - Uma glicoproteína pode conter apenas um tipo de ligação glicosídica (N- ou 0 -), ou 
pode ter oligossacarídeos 0 - e N-ligados dentro da mesma molécula 
1. Oligossacarídeos O-ligados. Os oligossacarídeos O-ligados podem conter um ou uma ampla variedade de açúcares, 
organizados na forma de cadeias lineares ou ramificadas. Muitos oligossacarídeos O-ligados são encontrados como 
glicoproteínas componentes de membranas ou em glicoproteínas extracelulares. Por exemplo, oligossacarídeos O-
ligados ajudam a fornecer os determinantes dos grupos sangüíneos ABO. 
2. Oligossacarídeos N-ligados. Os oligossacarídeos N-ligados são de duas grandes classes: os complexos e os ricos em 
manose. Ambos contêm o mesmo pentassacarídeo central mostrado na Figura 14.14(inserir figura) mas os 
oligossacarídeos complexos contêm um grupo distinto de açúcares adicionais, por exemplo, N-acetilglicosamina (GicNAc), 
L-fucose (Fuc), ácido N-acetilneuramínico (NANA), enquanto os oligossacarídeos ricos em manose contêm, basicamente, 
manose (Man). 
 
Síntese de glicoproteínas 
Thaís Fernandes das Neves (@thais0831 - @studyenffernandes) 
A maioria das proteínas se destina ao citoplasma e é sintetizada em ribossomos livres no citosol.. Entretanto, as 
proteínas, incluindo muitas glicoproteínas, que se destinam às membranas celulares, ao lisossomo, ou a serem 
exportadas a partir da célula, são sintetizadas em ribossomos ligados ao RER. Essas proteínas contêm seqüências 
sinalizadoras específicas na sua extremidade N-terminal, que funcionam como "etiquetas de endereço" moleculares, as 
quais encaminham as proteínas a seus devidos destinos.. 
Essas sequências sinalizadoras permitem que o polipeptídeo crescente seja deslocado ao lúmen do RER. A seguir, as 
proteínas são transportadas, através de vesículas secretoras, ao complexo de Golgi, que funciona como um centro de 
triagem. No Golgi, aquelas glicoproteínas que devem ser secretadas a partir da célula (ou que são destinadas aos 
lisossomos) permanecem livres no lúmen, enquanto aquelas que devem se tornar. As glicoproteínas de membrana são, 
assim, orientadas de forma que a porção glicídica esteja voltada para o lado de fora da célula. 
A. Componentes glicídicos das glicoproteínas 
• Os precursores dos componentes glicídicos das glicoproteínas são os nucleotídeos-açúcares, os quais incluem 
UDP-glicose, UDP-galactose, UDP-N-acetilglicosamina e UDP-N-acetilgalactosamina. Além disso, GDPmanose, GDP-
L-fucose (sintetizada a partir da GDP-manose) e CMP-ácido N-ac,etilneuramínico podem doar açúcares à cadeia 
em crescimento. (Nota: Quando NANA estiver presente, o oligossacarídeo terá uma carga negativa em pH 
fisiológico.) 
• Os oligossacarídeos são unidos de forma covalente a grupos específicos da cadeia lateral (R) de aminoácidos da 
proteína, onde a estrutura tridimensional da proteína define se um determinado grupo R de um aminoácido é 
glicosilado ou não. 
B . Síntese dos glicosídeos O-ligados 
• A síntese dos glicosídeos O-ligados é muito semelhante à dos glicosaminoglicanos (veja a pág. 156). 
• Em primeiro lugar, a proteína à qual os oligossacarídeos devem ser unidos é sintetizada no RER e deslocada ao 
seu lúmen. 
• A glicosilação começa imediatamente, com a transferência de uma N-acetilgalactosamina (a partir de UDP-N-
acetilgalactosamina) a um grupo específico serila ou treonila da cadeia lateral (R) de um aminoácido. 
1. Função das glicosiltransferases. 
• As glicosiltransferases responsáveis pela síntese gradual dos oligossacarídeos estão ligadas às membranas do RE 
ou ao aparelho de Golgi. Elas agem em uma ordem específica, sem usar um modelo como é necessário para a 
síntese de DNA, RNA ou de proteínas , mas reconhecendo a estrutura real do oligossacarídeo em crescimento 
como o substrato adequado. 
C. Síntese dos glicosídeos N-ligados 
• A síntese de glicosídeos N-ligados também ocorre no lúmen do RE e do Golgi. Entretanto, essas estruturas passam 
por passos extras de processamento e requerem a participação de um lipídeo (dolicol) e de seu derivado fosforilado, 
o dolicol pirofosfato (Figura 14.16). 
1. Síntese do dolicol-oligossacarídeo. 
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• Em primeiro lugar, como acontece com glicosídeos O-ligados, a proteína é sintetizada no RER e entra no seu 
lúmen. A própria proteína não é glicosilada com açúcares individuais nessa etapa da síntese; é formado, primeiramente, 
um oligossacarídeo ligado a lipídeo. Esse lipídeo consiste no dolicol (um lipídeo da membrana do RE com 80 a 100 
átomos de carbono de comprimento) unido por meio de uma ligação pirofosfato a um oligossacarídeo contendo N-
aceti lglicosamina, manose e glicose. 
• Os açúcares acrescentados ao dolicol pelas glicosiltransferases de membrana são, em primeiro lugar, N-
acetilglicosamina, seguido de manose e glicose (veja a Figura 14.16). 
• O oligossacarídeo é transferido do dolicol para a cadeia lateral de uma asparagina da proteína por uma proteina-
oligossacarídeo-transferase presente no retículo endoplasmático. 
2. Processamento final de oligossacarídeos N-ligados. 
• Após a incorporação na proteína, o oligossacarídeo N-ligado é processado pela remoção de resíduos manosil e 
glicosil específicos, à medida que a glicoproteína se movimenta através do RE. 
• Por fim, as cadeias oligossacarídicas são completadas no Golgi por meio da adição de vários açúcares (por 
exemplo, N-acetilglicosamina, N-acetilgalactosamina e outras manoses e, a seguir, fucose ou NANA como grupos 
terminais) para produzir uma glicoproteína complexa, ou não são mais processadas, deixando cadeias ramificadas, 
contendo manoses, formando uma glicoproteína rica em manose (vejaa Figura 14.16). O destino final das N-gl 
icoproteínas é o mesmo das 0-glicoproteínas; por exemplo, elas podem ser liberadas pelas células ou fazerem parte 
da membrana celular ou, alternativamente, N-glicoproteínas podem ser translocadas para os lisossomos. 
3. Enzimas destinadas aos lisossomos. 
• As N-glicoproteínas, ao serem processadas no Golgi, podem ser fosforiladas em um ou mais resíduos específicos 
de manose. Os receptores de manose-6-P, localizados no aparelho de Golgi, ligam-se aos resíduos de manose-6-
P dessas enzimas-alvo, resultando no seu transporte aos lisossomos. 
• A doença da célula I é uma síndrome rara, na qual as enzimas hidrolases ácidas, normalmente encontradas nos 
lisossomos, estão ausentes, resultando em um acúmulo de substratos normalmente degradados pelas enzimas 
lisossomais nessas vesículas. (Nota: A doença da célula I tem esse nome em função dos grandes corpos de 
inclusão observados nas células de pacientes com essa doença.) 
• Além disso, quantidades elevadas de enzimas lisossomais são encontradas no plasma desses pacientes, sugerindo 
que o processo de transporte direcionado aos lisossomos (e não a via sintética dessas enzimas) esteja deficiente. 
• Já foi determinado que indivíduos com a doença da célula I não têm a capacidade enzimática de fosforilar os 
resíduos de manose das potenciais enzimas lisossomais, causando um transporte direcionado incorreto dessas 
proteínas a sítios extracelulares, em lugar de encaminhá-las às vesículas lisossomais (Figura 14.17). 
• A doença da célula I se caracteriza por anormalidades ósseas, restrição nos movimentos das articulações, feições 
faciais rudes e dificuldades psicomotoras graves. A morte geralmente ocorre ao redor dos oito anos de idade. 
As lectinas podem ser utilizadas para purificar glicoproteínas e investigar suas funções 
Thaís Fernandes das Neves (@thais0831 - @studyenffernandes) 
As lectinas são proteínas de ligação dos carboidratos que aglutinam as células ou precipitam glicoconjugados; algumas 
dessas lectinas são glicoproteínas. As imunoglobulinas que reagem com açúcares não são consideradas lectinas. 
As lectinas contêm pelo menos dois sítios de ligação de açúcar; as proteínas com apenas um único sítio de ligação 
de açúcar não aglutinam as células nem precipitam glicoconjugados. A especificidade de uma lectina é, com frequência, 
definida pelos açúcares que são mais capazes de inibir a sua capacidade de provocar aglutinação ou precipitação. 
Degradação lisossomal de glicoproteínas 
A degradação de glicoproteínas é semelhante à dos glicosaminoglicanos. Geralmente, cada enzima hidrolítica lisossomal 
é específica para a remoção de um componente da glicoproteína. Essas enzimas são, basicamente, exoenzimas, que 
removem seus respectivos grupos em seqüência, na ordem inversa de sua incorporação ("último a entrar, primeiro 
a sair"). 
Se qualquer enzima degradativa estiver faltando, a degradação por parte das outras exoenzimas não poderá continuar. 
Um grupo de doenças genéticas chamado de doenças do armazenamento de glicoproteínas (oligossacaridoses), 
causadas por uma deficiência de uma das enzimas degradativas, resulta no acúmulo de estruturas parcialmente 
degradadas nos lisossomos. Após a morte celular, os fragmentos de oligossacarídeos aparecem na urina. (Nota: Essas 
doenças muitas vezes estão diretamente associadas às mesmas deficiências enzimáticas envolvidas nas 
mucopolissacaridoses e na incapacidade de degradar glicolipídeos.)