A glicobiologia é o estudo da estrutura, função e biologia dos glicanos — os carboidratos complexos que revestem as superfícies celulares e modificam proteínas e lipídios. Os glicanos são essenciais para a comunicação célula-célula, reconhecimento imunológico, dobramento de proteínas e muitos outros processos biológicos.
Glicosilação
A glicosilação é a ligação enzimática de glicanos a proteínas ou lipídios. É a modificação pós-traducional mais comum e diversa, com mais da metade de todas as proteínas humanas estimadas como glicosiladas. A glicosilação ocorre principalmente no retículo endoplasmático e no aparelho de Golgi.
Glicosilação Ligada a N
Glicanos ligados a N são attachmentados ao nitrogênio amida de resíduos de asparagina dentro da sequência consenso Asn-X-Ser/Thr, onde X é qualquer aminoácido exceto prolina. O processo começa no RE com a transferência de um oligossacarídeo precursor pré-montado de 14 açúcares de um transportador de dolicol fosfato para o polipeptídeo nascente. Este precursor é então aparado e modificado à medida que a glicoproteína se move através do RE e do Golgi.
Os N-glicanos compartilham uma estrutura central comum de duas N-acetilglicosaminas e três resíduos de manose. Eles são classificados em três tipos: alto teor de manose, complexos e híbridos, dependendo da extensão do processamento. N-glicanos complexos frequentemente terminam com ácido siálico, galactose ou resíduos de fucose.
Glicosilação Ligada a O
Glicanos ligados a O são attachmentados ao oxigênio da hidroxila de resíduos de serina ou treonina. Diferentemente da N-glicosilação, os O-glicanos são construídos um açúcar de cada vez, começando com N-acetilgalactosamina no aparelho de Golgi. Não há sequência consenso para O-glicosilação, embora regiões ricas em serina, treonina e prolina sejam preferidas.
O-glicanos são encontrados em mucinas, que são proteínas altamente glicosiladas que revestem os tratos respiratório, digestivo e reprodutivo. Essas mucinas fornecem lubrificação e proteção contra patógenos. A modificação O-GlcNAc, a ligação de uma única N-acetilglicosamina a serina ou treonina, ocorre no núcleo e citoplasma e funciona como um sensor de nutrientes análogo à fosforilação de proteínas.
Glicoproteínas e Proteoglicanos
Glicoproteínas carregam um ou mais glicanos ligados à sua estrutura polipeptídica. Os glicanos influenciam a estrutura proteica, dobramento, estabilidade, tráfego e ligação a receptores. Os antígenos do grupo sanguíneo ABO são determinados por estruturas específicas de glicanos nas glicoproteínas da superfície das hemácias.
Proteoglicanos consistem em uma proteína central com uma ou mais cadeias de glicosaminoglicanos covalentemente ligadas, como sulfato de heparana, sulfato de condroitina ou sulfato de queratana. Eles são componentes principais da matriz extracelular, onde fornecem suporte estrutural, regulam a sinalização de fatores de crescimento e modulam a adesão celular.
Glicanos no Reconhecimento Célula-Célula
Glicanos de superfície celular funcionam como marcadores de reconhecimento na comunicação intercelular. Selectinas nas células endoteliais ligam-se a antígenos sialil-Lewis X nos leucócitos, mediando a adesão por rolamento que traz células imunes aos locais de inflamação. Alterações em glicanos ocorrem na superfície de células cancerosas, frequentemente correlacionando-se com potencial metastático e evasão imune.
Lectinas
Lectinas são proteínas de ligação a carboidratos que reconhecem estruturas específicas de glicanos. Elas medeiam adesão célula-célula, tráfego intracelular e respostas imunes. Lectinas vegetais como concanavalina A e aglutinina do germe de trigo são amplamente usadas como ferramentas de pesquisa. Galectinas e lectinas tipo C são famílias importantes de lectinas de mamíferos envolvidas na regulação imunológica e no desenvolvimento.
