La glicobiología es el estudio de la estructura, función y biología de los glicanos — los carbohidratos complejos que recubren las superficies celulares y modifican proteínas y lípidos. Los glicanos son esenciales para la comunicación célula-célula, el reconocimiento inmunológico, el plegamiento de proteínas y muchos otros procesos biológicos.
Glicosilación
La glicosilación es la unión enzimática de glicanos a proteínas o lípidos. Es la modificación postraduccional más común y diversa, estimándose que más de la mitad de todas las proteínas humanas están glicosiladas. La glicosilación ocurre principalmente en el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi.
Glicosilación en N
Los glicanos en N se unen al nitrógeno amida de residuos de asparagina dentro de la secuencia consenso Asn-X-Ser/Thr, donde X es cualquier aminoácido excepto prolina. El proceso comienza en el RE con la transferencia de un oligosacárido precursor preensamblado de 14 azúcares desde un transportador de dolicol fosfato al polipéptido naciente. Este precursor luego es recortado y modificado a medida que la glicoproteína se mueve a través del RE y el Golgi.
Los N-glicanos comparten una estructura central común de dos residuos de N-acetilglucosamina y tres de manosa. Se clasifican en tres tipos: de alto contenido de manosa, complejos e híbridos, dependiendo del grado de procesamiento. Los N-glicanos complejos a menudo terminan con residuos de ácido siálico, galactosa o fucosa.
Glicosilación en O
Los glicanos en O se unen al oxígeno hidroxilo de residuos de serina o treonina. A diferencia de la N-glicosilación, los O-glicanos se construyen un azúcar a la vez, comenzando con N-acetilgalactosamina en el aparato de Golgi. No hay una secuencia consenso para la O-glicosilación, aunque se prefieren regiones ricas en serina, treonina y prolina.
Los O-glicanos se encuentran en las mucinas, que son proteínas altamente glicosiladas que recubren los tractos respiratorio, digestivo y reproductivo. Estas mucinas proporcionan lubricación y protección contra patógenos. La modificación O-GlcNAc, la unión de una sola N-acetilglucosamina a serina o treonina, ocurre en el núcleo y el citoplasma y funciona como un sensor de nutrientes análogo a la fosforilación de proteínas.
Glicoproteínas y Proteoglicanos
Las glicoproteínas llevan uno o más glicanos unidos a su esqueleto polipeptídico. Los glicanos influyen en la estructura de la proteína, el plegamiento, la estabilidad, el tráfico y la unión al receptor. Los antígenos del grupo sanguíneo ABO están determinados por estructuras de glicanos específicas en las glicoproteínas de la superficie de los glóbulos rojos.
Los proteoglicanos consisten en una proteína central con una o más cadenas de glucosaminoglucano unidas covalentemente, como el heparán sulfato, el condroitín sulfato o el queratán sulfato. Son componentes principales de la matriz extracelular, donde proporcionan soporte estructural, regulan la señalización de factores de crecimiento y modulan la adhesión celular.
Glicanos en el Reconocimiento Célula-Célula
Los glicanos de la superficie celular funcionan como marcadores de reconocimiento en la comunicación intercelular. Las selectinas en las células endoteliales se unen a los antígenos sialil-Lewis X en los leucocitos, mediando la adhesión de rodamiento que lleva las células inmunes a los sitios de inflamación. Los cambios en los glicanos ocurren en la superficie de las células cancerosas, a menudo correlacionándose con el potencial metastásico y la evasión inmune.
Lectinas
Las lectinas son proteínas de unión a carbohidratos que reconocen estructuras de glicanos específicas. Median la adhesión célula-célula, el tráfico intracelular y las respuestas inmunes. Las lectinas vegetales como la concanavalina A y la aglutinina de germen de trigo son ampliamente utilizadas como herramientas de investigación. Las galectinas y las lectinas tipo C son familias importantes de lectinas de mamíferos involucradas en la regulación inmune y el desarrollo.
