グリコシル化と酵素によるグリコシル化の違いは、グリコシル化の鍵ではありません。

糖鎖形成とグリコシル化は、どちらもタンパク質に糖の分子を付加するプロセスである。糖鎖形成は、血中のタンパク質に自発的に遊離糖が共有結合で付加される非酵素的なプロセスである。一方、糖鎖修飾は、小胞体やゴルジ装置で行われる翻訳後の修飾プロセスであり、機能性タンパク質を生成する一方で行われるものである。グリコシレーションとグリコシル化には共通点があるが、本稿ではグリコシレーションとグリコシル化の違いについて述べる。

カタログ

1.概要と主な違い 2.グリコシル化とは 3.グリコシル化とは 4.グリコシル化とグリコシル化の類似性 5.横並び比較-表形式でのグリコシル化とグリコシル化 6.まとめ

糖化は何ですか？

グリコシレーションは、タンパク質に遊離糖を共有結合で付加する非酵素的なプロセスである。非酵素的であるため、血中で自然に糖鎖付加が起こる。そのため、酵素による制御は行われていない。グリコシレーションは、タンパク質に糖または糖分解物を不可逆的に付加する。さらに、糖鎖形成はタンパク質を傷つけやすいプロセスである。その結果、タンパク質の安定性や機能性を低下させる。

図01：グリコシル化

グルコース、フルクトース、ガラクトースはグリコシル化の過程で付加される糖である。グリコシレーションでは、成熟したタンパク質にのみ糖が付加される。グリコシル化の最初のステップは縮合である。これは時間がかかる作業です。縮合の最終生成物は、不安定なShiff塩基またはアルジミンである。その後、アルジミンが自発的に転位して、安定なケタミンであるアマドリ生成物を形成する。その後、さらに分解される。Advanced glycosylation end productは、グリコシル化の最終生成物に与えられる名称である。

グリコシル化は何ですか？

糖鎖修飾は、小胞体とゴルジ装置で行われる翻訳後修飾プロセスである。さらに、グリコシル化はタンパク質の適切なフォールディングに寄与し、安定性を向上させる。その結果、このプロセスでは最終製品として機能的なタンパク質が作られる。

さらに、酵素的に制御されたプロセスである。したがって、酵素による修飾と定義することができる。ここでは、タンパク質の所定領域に定義された糖分子を付加する。このプロセスの調節は、酵素の作用を調節することで実現される。

図02：グリコシル化

グリコシル化にはいくつかの種類がある。N-結合型グリコシル化、O-結合型グリコシル化、ホスホセリン型グリコシル化等である。一般にグリコシル化の際には、糖のカルボニル部分とタンパク質のアミンまたは水酸基が反応する。

糖化とグリコシル化の共通点

• グリコシル化もグリコシル化もタンパク質に糖が付加される。
• この2つの過程で、分子間に共有結合が形成される。
• どちらも細胞内のプロセスです。
• また、どちらの過程もタンパク質の機能に影響を与える。

糖化とグリコシル化の違い

糖鎖形成はタンパク質に遊離糖を共有結合で付加する非酵素的なプロセスである。一方、糖鎖修飾は小胞体とゴルジ装置で起こる酵素的な翻訳後修飾プロセスであり、機能性タンパク質を作り出すために行われる。したがって、これがグリコシル化との決定的な違いと考えることができる。さらに、グリコシル化は自発的なプロセスであるため、酵素による制御を受けない。しかし、糖鎖形成は、酵素によって完全に制御されているプロセスである。したがって、これがグリコシル化との違いです。

また、グリコシル化はタンパク質の安定性と機能性を低下させる。しかし、グリコシレーションでは、糖の付加によって機能的なタンパク質が作られる。さらに、グリコシル化とのもう一つの違いは、グリコシル化はタンパク質にグルコース、フルクトースまたはガラクトースを付加するのに対し、グリコシル化はタンパク質にキシロース、フコース、マンノースまたはグリカンを付加することである。最も重要なことは、グリコシル化はタンパク質の安定性を高め、一方、グリコシル化はタンパク質の安定性を低下させるということである。つまり、これもグリコシル化との重要な違いなんですね。

以下のインフォグラフィックでは、グリコシル化との違いについて詳しく説明しています。

概要 - 糖化 vs. グリコシル化

グリコシル化もグリコシル化も、タンパク質に糖を付加する2つのプロセスである。糖化は非酵素的で自然発生的なプロセスであり、血液中で起こる。一方、糖鎖修飾はゴルジ装置で起こる酵素を介したプロセスであり、小胞体の翻訳後修飾である。さらに、グリコシル化はタンパク質の安定性や機能性を低下させるが、糖鎖の付加により未熟なタンパク質が機能的なタンパク質に変換される。ということで、糖鎖の違いについてまとめてみました。

引用

1 "Glycosylation", Thermo Fisher Scientific, USA, available here.高橋素子"Glycosylation of Proteins", SpringerLink, Springer, Tokyo, 1 January 1970, available here. 2 高橋元子.「タンパク質のグリコシレーション", SpringerLink, Springer, Tokyo, 1970年1月1日。