Bab 46. Glikoprotein

Roberl K,PERAN BIOMEDIS dan glikokonjugat lain pada permukaan sel kanker pentingGlikobiologi adalah ilmu tentang peran gula dalam dalam fenomena metastasis.kesehatan dan penyakit. Glikom (glycome) adalah GTIKOPROTEIN TERSEBAR IUAS &komplemen keseluruhan gula, baik berada dalam keadaanbebas atau terdapat dalam molekul yang lebih kompieks, MELAKUKAN BERBAGAI FUNGSIpada sebuah organisme. Glikomika (glycornics), suatu kata Glikoprotein dijumpai di sebagian besar organisme, dariyang analog dengan kata genomika dan proteomika, adalah bakteri hingga manusia. Banyak virus juga mengandungstudi komprehensif tentang glikom, termasuk aspek genetik, glikoprotein, dan beberapa di antaranya telah diteliti,fisiologis, patologis, dan aspek lain. sebagian karena glikoprotein ini berperan kunci dalam Salah satu kelas utama molekul yang tercakup dalam perlekatan virus pada sel (mis. HIV-1 dan virus infuenza)' Banyak protein dengan beragam fungsi adalah glikoproteingiikom adalah glikoprotein. Molekul ini adalah protein (Thbel 46-1); kandungan karbohidrat glikoprotein iniyang mengandung rantai oligosakarida (glikan) yang berkisar dari lo/o hingga lebih dari 850/o berat.berikatan secara kovalen dengan rangka (tulang-punggung) Banyak penelitian telah dilakukan sebagai upaya untuk mendefinisikan peran Pasti rantai oligosakarida dalam fungsipolipeptida. Diperkirakan bahwa sekitar 50% protein glikoprotein. Tabel 46-2 meringkaskan hasil penelitian- penelitian tersebuc. Sebagian fungsi yang tercantum telahorganisme eukariot mengandung gula sehingga glikosilasi dipastikan; yang lain masih dalam penelitian.(penempelan gula dengan bantuan enzim) adalah modifikasipascatranslasi tersering pada protein. Perlekatan nonenzimik RANTAI OTIGOSAKARIDA BERISI KODEgula pada protein juga dapat terjadi, dan disebut sebagai INFORMASI BIOLOGISglikasi. Proses ini memiliki konsekuensi patologis yang Dari beragam gula dapat dihasilkan ikatan glikosidat yang sangat banyak. Contohnya, tiga heksosa yang berbeda dapatserius (mis. pada diabetes melitus yang tidak-terkontroi). dihubungkan satu sama lain untuk membentuk lebih dariGlikoprotein adalah saiah satu kelas karbohidrat komplelis 1000 trisakarida yang berbeda. Konformasi gula dalam rantai oligosakarida bervariasi bergantung pada ikatan danatau glikokonjugat-istilah setara digunakan untuk kedekatannya dengan molekul lain, tempat oligosakarida ini dapat berinteraksi. Kini sudah dipastikan bahwa rantaimenamakan molekul yang mengandung satu atau lebih oligosakarida tertentu mengandung cukup banyak koderantai karbohidrat terikat secara kovalen pada protein (untuk informasi biologis dan bahwa hal ini bergantung pada gulamembentuk giikoprotein atau proteoglikan) atau iipid (untuk konstituen, sekuens, dan ikatan-ikatannya. Contohnya,membentuk glikolipid). (Proteoglikan dibahas di Bab 47 dan residu manosa 6-fosfat mengarahkan enzim lisosom yangglikolipid di Bab 15). Hampir semua protein plasma padamanusia-kecuali albumin-adalah glikoprotein. Banyak baru disintesis ke organel tersebut (lihat selanjutnya)'protein membran sel (Bab 40) mengandung karbohidratdalam jumlah substansial. Sejumlah substansi golongan Informasi yang dikandung gula mencakup interaksi antaradarah merupakan glikoprotein, sementar:_yarg lain berupa berbagai gula spesifik, baik dalam bentuk bebas atauglikosfingolipid. Hormon tertentu (mis. gonadotropin dalam glikokonjugat, dan protein (misalnya lektin; lihatkorion) adalah glikoprotein. Masalah utama pada kanker bawah) atau molekul lain yang mengandung gula' Interalaiadalah metastasis, yaitu fenomena ketika sel kanker ini menyebabkan perubahan aktivitas sel. Oleh karenameninggalkan jaringan asalnya (mis. payudara), bermigrasimelalui aliran darah ke suatu tempat yang jauh di tubuh (mis. otak), dan tumbuh secara tidak terkendali, dengan efekyang sangat merugikan bagi pengidapnya. Banyak ilmuwan kanker berpendapat bahwa perubahan struktur glikoprotein s40

Tabel 46.1. Beberapa fungsi yang dilakukan /BAB 46: GLIKOPROTEIN Sqtglikoprotein Tabel 46-2, Beberapa fungsi rantai oligosakarida glikoproteinr. rDiadaptasi dari Schachter Ht Biosynthetic control that determine the branching and hetercgeneity of protein-bound oligosaccharides. Biochem Cell Biol 1986;64:163itu, pengungkapan sugar corle (sandi gula) menjelaskan glikoprotein dapat dipersulit oleh kenyataan bahwasemua interaksi yang dilakukan gula dan molekul yang glikoprotein sering terdapat sebagai glikoform; molekul inimengandung gula serta akibat interaksi ini terhadap perilaku adalah protein dengan sekuens asam amino yang identik,sel. Mengingat beragamnya glikan yang ditemukan di sel, tetapi komposisi oligosakaridanya sedikit berbeda. Meskipunhal tersebut bukanlah tugas yang mudah. rincian ikatannya tidak ditekankan pada bab ini, namun penting untuk dipahami bahwa sifat ikatan antara berbagaiTERSEDIA TEKNIK UNTUK MENDETEKSI, gula pada glikoprotein sangat penting dalam menentukanMEMURNIKAN, MENGANATISIS struktur dan fungsi molekul ini.STRUKTUR, & SINTESIS GLIKOPROTEIN Kemaj uan mengesankan juga dicapai dalam bidangkimia sintetik, yang memungkinkan sintesis glikan kompleks yangBerbagai metode yang digunakan untuk mendeteksi, dapat diuji dalam hal aktivitas biologis dan farmakologisnya.memurnikan, dan menganalisis struktur glikoprotein Selain itu, telah dikembangkan juga berbagai metode yangdicantumkan di Tabel 46-3. Metode konvensional yang memanfaatkan organisme sederhana, misalnya ragi untukdigunakan untuk memurnikan protein dan enzim juga menyekresikan glikoprotein manusia yang memiliki nilai terapeutik (mis. eritropoietin) ke medium sekitarnya.dapat diterapkan pada pemurnian glikoprotein. Jika suatuglikoprotein telah dimurnikan, struktur rantai glikannya DETAPAN GUIA YANG MENDOMINASIdapat diidentifikasi dengan menggunakan spektrometri GLIKOPROTEIN MANUSIAmassa dan spektroskopi NMR beresolusi tinggi. Analisis Sekitar 200 monosakarida ditemukan di alam; namun, hanya delapan yang sering dijumpai di rantai oligosakarida glikoprotein (Tabel 46-4). Sebagian besar gula ini dijelaskan di Bab 14. Asam 1V-asetilneuraminat (NeuAc) biasanya ditemukan di terminal rantai oligosakarida, yang melekat pada residu galaktosa (Gal) atau l/-asetilgalaktosamin subterminal. Gula lain yang tercantum umumnya ditemukan di posisi yang lebih dalam. Sulfat sering ditemukan di glikoprotein yang biasanya melekat pada Gal, Gal-NAc, atau GlcNAc. Gula selain glukosa yang tercantum di Tabel 46-4 diperkirakan dapat disintesis dari glukosa dalam jumlah memadai untuk memenuhi kebutuhan tubuh. Terdapat

542 / BAGIAN Vl: TOPIK KHUSUSTabel 46-3. Beberapa metode penting yang bereaksi, tetapi gula nukleotida yang cocok. Gula nukleotidadigunakan untuk meneliti glikoprotein pertama yang dilaporkan adalah uridin difosfat glukosa Reogen periodic i,1I,iM,eppngiidofneitmgeokeshroighgnllmiek{ougdpliortofgstefeOitnefleos*hebogoi ocid-Schiff (UDP-Glc); strukturnya diperlihatkan di Gambar 19-2.: ,r ,r 1, ::r:r::,:':::::r ir:::r , , Gula-gula nukleotida umum yang terlibat dalam biosintesisi.-;-;:ir.i..,';r-,.'-\"--,r,;'i\"-,.-rii,r+,r'i4r,i.i-:i,iiir!:ri,ii:+-*-i:::!:. glikoprotein dicantumkan di Thbel 46-4; penyebab sebagian '\" l Menghosilkon deteks! gulo ii',',i ,\" r.i gula nukleotida mengandung UDP dan guanosin difosfat. tnkui*si.biokq i rodiooktif seteloh pemisohon (GDP) atau sitidin monofosfat (CMP) yang lain tidak sel dengon glikoprJtein i elektroforesis diketahui pasti. Banyak reaksi glikosilasi yang terlibat dalam sebogoi pitorodiooktifj! r:; - \"i i'- \":- . i: ' -,:,:.: \":-,.:-: i:'- r - :i biosintesis glikoprotein menggunakan senyawa-senyawa Pemberion 1 Pergeseron yong teriodi dolom ini (lihat bawah). Sifat anhidro dari ikatan antara gugus Iendoglikosidose migrosielektroforesismembontu -'i'\" 1otou fosfat dan gula adalah jenis transfer gugus yang tinggi dan me\"mbedot on berbogoi protein berenergi-tinggi yang potensial (Bab 11). Oleh karenaftti *i\",.--,*.til$lk*sidoro, '. itu, gula pada senyawa ini mengalami \"pengaktivan\" dan otou fosfolipose I dengon ikoton Nglik'cn, dapat dipindahkan ke akseptor yang sesuai asalkan tersedia otou GPI don iugo ontoro monoso transferase yang tepat. g'-\"-'-,-g'- - - .-I- l-o-T el: !: -d:l Np li\g I -iqlrl:!:, Sebagian besar gula nukleotida dibentuk di sitosol, -v: 1 . - umumnya dari reaksi yang melibatkan nukleosida trifosfat.i y,Tfffrj*fill:,' \"Ksroernrsutorgoraiqfi rkeorlrsirnn:'' i Untuk memurnikon gfkoptole;+ot<ru1 g1un'n*n Asam sialat-CMP terbentuk di nukleus. Di jaringan: -: - -- *-;i:- - - - -;- - - --+ - '-; - -'-'--: i l:: - --::: mamalia, pembentukan uridin difosfat gaiaktosa (UDP-Gal) memerlukan dua reaksi berikut: Anstisis koffposisi .: i'Mengiden*fikosi gulc yong,1I' ;,:',.;. f uDP€b*l h,,id, *'1ir,1,,s:,' :iI,dikcndung glikoprotgin.serts',,,.';,-11 I PrfrOFos- ;.,, seteloh sbikiornetrinys,, ' | q6q6 I FoRTLASE\".-- *-*+ ---; -:-4-a ii-i -t-r -i i I I Spektrometri ms'$$s i j irtenyedioko* info-rmari tenldnst\" rrr', : UTP + Glukosa lJosfat <+ i ' msss{r molekuf, komposisi,, '11, ,:,' UDP-Glc + Pirofosfat I sekuens, don kodong-kodong ; percobongon suotu rontoi glikon Il- uo+Gb $pektroskopi NiAR Mengi'denti{iLcsi gula spesi,fik, UDP-Glc UDP-Gal I EPTMERASE I sekuens,'ikottrn, don sifct , + onomelik ikqtun alikosidonyg, Karena banyak reaksi glikosilasi terjadi di lumen Anqlisis,rnetilosi Untr.rk menentukon ikot*n onlovsr',;, ;, berbogoi gulo aparatus Golgi, sistem pengangkut diperlukan (permease, , -.{i\gr\"1t -,, _ *.. - - -. transporter) untuk memindahkan gula nukleotida melalui Menenfukon sekuens osom omino membran Golgi. Sistem yang memindahkan UDP-Gal' Feneniudn seku€rs : ,, GDP-Man, dan CMP-NeuAc ke dalam sisterna aparatus oscrn.ofnino otou Golgi telah dijelaskan. Sistem-sistem ini adalah sistem antipor cDl',lA (antiltort system); yi. influks satu molekul gula nukleotida enzim-enzim di jaringan tubuh manusia yang dapat yang diimbangi oleh efluks satu molekul nukleotida padanan rnembentuk berbagai gula ini dari glukosa. Namun, terdapat (mis. UMB GMP, atau CMP) yang dibentuk dari gula nukleotida. Mekanisme ini menjamin konsentrasi masing- bukti bahwa gula lain dapat bermanfaat dalam keadaan masing gula nukleotida di dalam aparatus Golgi adekuat. tertentu jika ditanbahkan ke dalam makanan. Hal ini Pada proses di atas, UMP dibentuk dari UDP-Gal sebagai mendorong dikembangkannya suplemen glikonutrien, yang mengandung anggota dari gula yang tercantum di berikut: Tabel 46-4 (kecuali glukosa) atau prekursornya. Efektivitas f G4lArnosLt- I Protein-Gal +UDP suplemen semacam ini sedang diteliti. I TMNSFERASE I GUIA NUKLEOTIDA BERFUNGSI SEBAGAI DONOR GUIA DI BANYAK UDP-Gal + Protein REAKSI BIOSINTESIS fN,J*Eos'il-l I DIFOSFAT I Penting untuk dipahami bahwa pada kebanyakan reaksi FoSFATASE biosintesis, bukan gula bebas atau gula terfosforilasi yang I ] UDP UMP+P

/BAB 46: cLIKOPROTEIN 543Tabel46-4. Cula utama yang ditemukan pada glikoprotein manusia. Struktur berbagai gula ini diperlihatkan diBab 14. ;,, polipepti& rndqlui,{sn;, iugo,d'itemuken di. tgapatEKSOGTIKOSIDASE & untuk menganalisis efek pengeluaran gula tertentu terhadap perilaku biologis gl ikoprotei n.ENDOGTIKOSIDASE MEMPERMUDAHPENETITIAN TENTANG GLIKOPROTEIN RESE PTOR ASIALOGLI KOPROTE I N MAMALIA BERPERAN DALAMSejumlah glikosidase dengan spesifisitas tertentu telah PEMBERSIHAN GLIKOPROTEIN TERTENTUterbukti bermanfaat dalam penelitian tentang struktur DARI PTASMA OLEH HEPATOSITdan fungsi glikoprotein (Thbel 46-5). Enzim-enzim Eksperimen-eksperimen yang dilakukan oleh Ashwell danini bekerja pada posisi eksternal (eksoglikosidase) atau rekan-rekannya pada awai tahun 1970an berperan pentinginternal (endogikosidase) rantai oligosakarida. Contoh dalam memfokuskan perhatian pada makna fungsionaleksoglikosidase adalah neuraminidase dan galaktosidase; rantai oligosakarida glikoprotein. Mereka memprosespemakaian keduanya secara berurutan akan mengeluarkan seruloplasmin (suatu protein plasma; lihat Bab 49) keiinciresidu NeuAc terminal dan Gal subterminal dari sebagian dengan neuraminidase in vitro. Tindakan ini menyebabkan terpajannya residu Gal terminal yang biasanya tertutupi olehbesar giikoprotein. Endoglikosidase F dan H adalah residu NeuAc terminal. Seruioplasmin beradioaktif yang diberi neuraminidase ternyata cepat lenyap dari sirkulasi,contoh kelas galaktosidase: enzim-enzim ini memutus rantai berbeda dengan seruloplasmin biasa yang dibersihkan secaraoligosakarida di residu GlcNAc tertentu yang dekat dengan lambat. Yang luar biasa, jika residu Gal yang terpajan akibattulang punggung polipeptida (yi., di tempat internal; Gambar46-5) sehingga bermanfaat dalam membebaskan rantaioligosakarida besar untuk analisis struktural. Glikoproteindapat diproses dengan satu atau lebih glikosidase di atas

544 / BAGIAN Vl: TOPIK KHUSUS Tabel 46-6. Beberapa lektin pentingTabel 46-5, Beberapa glikosidase yang digunakanuntuk meneliti struktur dan fungsi glikoproteinrr Enz i m tersedia dari beragam sumber dan seri ng spesifi k untu k i katan gl i kosidatertentu serta juga untuk silat anomeriknya. Tempat kerja endoglikosidaseF dan H diperlihatkan di Gambar 46-5. F bekerja pada oligosakarida yangbanyak mengandung manosa dan oligosakarida kompleks, sedangkan Hbekerja pada manosa tersebut.pemberian neuraminidase ini dikeluarkan dengan pemberian Banyak lektin yang telah berhasil dimurnikan dan tersedia di pasaran; tiga lektin tumbuhan yang telah digunakan secaragalaktosidase, laju pembersihan protein akan kembaii luas dalam eksperimen dicantumkan di Tabel 46-7 . Di antara berbagai manfaatnya, lektin digunakan untuk memurnikannormal. Studi-studi lebih lanjut membuktikan bahwa sel hatimengandung suatu reseptor asialoglikoprotein mamalia glikoprotein tertentu, sebagai aiat untuk melacak profilyang mengenali gugus Gal pada banyak protein plasma glikoprotein permukaan sel, dan sebagai reagen untukterdesialilasi dan menyebabkan endositosis protein tersebut.Penelitian ini menunjukkan bahwa suatu gula, misalnya Gal, menghasilkan sel mutan yang defisien dalam enzim tertentudapat berperan penting dalam mengatur paling tidak satu yang terlibat dalam biosintesis rantai oligosakarida,sifat biologis (yi. lama beredar dalam darah) glikoproteintertentu. Hal ini sangat memperkuat konsep bahwa rantai TERDAPAT TIGA KETAS UTAMAoligosakarida dapat berisi informasi biologis. GTIKOPROTEINLEKTIN DAPAT DIGUNAKAN UNTUK Berdasarkan sifat ikatan antara rantai-rantai polipeptidaMEMURNIKAN GTIKOPROTEIN & dan rantai oligosakaridanya, glikoprotein dapat dibagiMENETITI FUNGSINYA menjadi tiga kelas utama (Gambar 46-l): (1) glikoprotein yang mengandung ikatan O-giikosida (yi. terkait-O), ya.tgLektin adalah protein pengikat-karbohidrat yang menyebab- melibatkan rantai samping hidroksil serin atau treonin dan sebuah gula, misalnya l/-asetilgalaktosamin (GalNAc-kan aglutinasi sel atau mengendapkan glikokonjugau Ser[Thr]); (2) glikoprotein yang mengandung ikatan l/-sejumlah lektin merupakan glikoprotein. Imunogiobulinyang bereaksi dengan gula tidak dianggap lektin. Lektinmengandung paling sedikit dua tempat pengikatangula; protein dengan satu tempat pengikatan gula tidakakan mampu menggumpalkan sel atau mengendapkanglikokonjugat. Spesifisitas suatu lektin biasanya ditentu-kan oleh gula karena gula paling baik menghambat ke-mampuannya untuk menyebabkan aglutinasi atau Pre-sipitasi. Enzim, toksin, dan protein pengangkut dapatdiklasifikasikan sebagai lektin jika molekul-molekul tersebutmengikat karbohidrat. Lektin pertama kali ditemukanpada tumbuhan dan mikroba, tetapi kini diketahui banyaklektin yang berasal dari hewan. Reseptor asialoglikoproteinmamalia yang dijelaskan sebelumnya adalah contoh pentingsuatu lektin hewan. Sebagian lektin penting dicantumkandi Thbel 45-5.Banyak riset saat ini dipusatkan pada peranberbagai lektin hewani dalam mekanisme kerja glikoprotein,yang sebagian diantaranya dibahas kemudian (mis. dalamkaitannya dengan selektin).

IBAB 46: GLIKOPROTEIN 545Tabel46-7, Tiga lektin tumbuhan dan gula tempat dengan rantai gula yang panjangnya berkisar dari satu ataulekti n tersebut berinteraksi 1 dua residu hingga struktur yang jauh lebih besar, Banyak protein mengandung lebih dari satu jenis ikatan; contohnya,rUmumnya lektin memperlihatkan spesifisitas terhadap sifat anomerik ikatanglikosida (o atau p); hal ini tidak diperlihatkan di tabel. glikoforin, suatu glikoprotein penting di membran selglikosida (yi. terkait-N), y^ng melibatkan nitrogen amida darah merah (Bab 51), mengandung oligosakarida terkait-Oasparagin dan .A/-asetilglukosamin (GlcNAc-Asn); dan (3)glikoprotein yang berikatan dengan asam amino terminal dan -N.karboksil suatu protein melalui gugus fosforil-etanolaminyang berikatan dengan suatu oligosakarida (glikan), yang GTIKOPROTEIN'VIENGANDUNGselanjutnya berikatan melalui glukosamin ke fosfatidilinositol BEBEMPA JENIS IKATAN O-GLIKOSIDA(PI). Kelas yang terakhir ini disebut sebagai glikoproteinterikat-glikosilfosfatidilinositol (terkait-GPl, atau GPl- Paling sedikit terdapat empat subkelas ikatan O-glikosidaanchored). Terdapat juga kelas-kelas minor glikoprotein pada glikoprotein manusia: (1) ikatan GalNAc-Ser(Thr)lainnya. seperti diperlihatkan di Gambar 46-1 adalah ikatan Jumlah rantai oligosakarida yang melekat pada satu predominan, Dua rantai oligosakarida tipikal yang dijumpaiprotein dapat bervariasi dari satu hingga 30 atau lebih, pada anggota subkelas ini diperlihatkan di Gambar 46-2. Biasanya residu Gal atau NeuAc melekat pada GalNAc, tetapi ditemukan banyak variasi dalam komposisi gula dan panjang rantai oligosakarida ini. Tipe ikatan ini ditemukan dalam musin (lihat bawah). (2) Proteoglikan mengandung trisakarida Gal-Gal-Xyl-Ser (apa yang disebut sebagai linh nisaccharide). (3) Kolagen mengandung ikatan Gal- hidrolsilisin (Hyl). (Subkelas [2] dan [3] dibahas lebih lanjut di Bab 47). (4) Banyak protein nukleus (mis. faktor transkripsi tertentu) dan protein sitosol mengandung rantai cHroH Etanolamin Q- vI?6l\ai7\":t,li-\".j,/.l.)'cfo-s+er,r-cIt H H-N cI :o I CH.B CH2OHI'J\i i/lHt,'Y/Hi.HOTH\t99itN- ti I g. oit C-CH2-Ctl Asn IH H_N cI :o I CH:Gambar46-l.llustrasi suatu (A) ikatan-O (N-asetilgalaktosamin pada serin); (B) ikatan-N (N-asetilglukosamin pada asparagin); dan(C) ikatan glikosilfosfatidilinositol (CPl). Struktur CPI yang diperlihatkan adalah struktur yang menghubungkan asetilkolinesterasedengan membran plasma sel darah merah manusia. Asam amino terminal karboksil adalah glisin yang disatukan dalam ikatanamida melalui gugus COOH-nya ke gugus NH, fosforiletanolamin, yang selanjutnya berikatan dengan residu manosa. CIikan intimengandung tiga residu manosa dan satu glukosamin. Clukosamin berikatan dengan inositol yang melekat pada asam fosfatidat.Diperlihatkan tempat kerja PlJosfolipase C (PI-PLC). Struktur glikan inti diperlihatkan dalam teks. CPI khusus ini mengandungsebuah asam lemak tambahan yang melekat pada inositol dan juga gugus fosforiletanolamin tambahan yang melekat pada bagiantengah dari tiga residu manosa. Variasi yang dijumpai di antara berbagai struktur CPI mencakup identitas asam amino terminalkarboksil, molekul yang melekat pada residu manosa, dan sifat pasti gugus lipid. (Dipublikasi ulang dengan izin yang disampaikan melaluiCopyright Clearance Center, lnc.).

546 / BAGIAN Vl: TOPIK KHUSUSA GalNAc Se(Thr) campuran berbagai molekul sel, elektrolit, dan sisa sel. Musin sekretorik umumnya memiliki struktur oligomerik sehinggaNeuAc #a2.6 ----;- massa molekulnya sangat tinggi. Oligomer terdiri dariB Se(ThO monomer-monomer yang disatukan oleh ikatan disulfida. GalNAc --* Mukus memperlihatkan viskositas (kekentalan) yang tinggi l*z,s t\" z,o dan sering membentuk gel. Kualitas ini adalah fungsi dari kandungan musinnya. Tingginya kandungan O-glikan NeuAc NeuAc menyebabkan pemanjangan struktur musin. Hal ini sebagianGambar 46-2. Struktur dua oligosakarida terkait-O yang ditemukan dapat dijelaskan oleh interaksi sterik antara gugus-gugusdalam (A) musin submaksilaris dan (B) fetuin dan sialoglikoprotein GalNAc dan asam-asam amino sekitar, yang menyebabkanmembran sel darah merah manusia. (Dimodifikasi dan diproduksi kekakuan rantai sehingga konformasi musin seringulang dengan izin dari Lennarz WJ: The Biochemistry of menjadi konformasi batang kaku. Interaksi nonkovalen antarmolekul di antara berbagai gula di rantai-rantaiClycoproteins and Proteoglicans. Plenum Press, ,l980. Diproduksi glikan yang berdekatan berperan menghasilkan bentuk gel.ulang dengan izin dari Springer Sciencs and Business Media) Tingginya kandungan residu NeuAc dan sulfat pada banyak musin menyebabkan musin bermuatan negatif. Dalamsamping yang terdiri dari satu GlcNAc yang melekat pada kaitannya dengan fungsi, musin membantu melumasi danresidu serin atau treonin (GlcNAc-Ser[Thrl). membentuk sawar fisik protektif pada permukaan epitel. Musin yang terikat pada membran ikut serta dalam berbagaiMusin Mengondung Bonyok Oligosokorido interaksi antarsel (mis. melibatkan selektin; lihat bawah).Terkoit-O & Memperlihqrkqn Pengulongon Kepadatan rantai oligosakarida menyebabkan protease sulitSekuens Asom Amino mendekati rangka polipeptida sehingga musin sering resistenMusin adalah glikoprotein dengan dua ciri utama: (1) terhadap kerja enzim ini. Musin juga cenderung \"menutupi\"tingginya kandungan oligosakarida terkait-O (kandungan antigen permukaan tertentu. Banyak sel kanker membentukkarbohidrat musin umumnya lebih daripada 50o/o); dan (2) musin dalam jumlah besar; mungkin musin dapat menutupiadanya sekuens asam amino berulang (tandem repeatl di antigen permukaan tertentu pada sel ini sehingga melindungibagian tengah rangka (tulang-punggung) polipeptidanya, sel dari pelacakan sistem imun. Musin juga mengandungtempat rantai O-glikan melekat dalam kelompok-kelompokkecil (Gambar 46-3). Sekuens-sekuens ini kaya akan serin, epitop karbohidrat dan pepdda spesifik-kanker (epitoptreonin, dan prolin. Meskipun didominasi oleh O-glikan,musin sering mengandung sejumlah rantai N-glikan. Dapat adalah bagian dari antigen yang dikenali oleh antibodi, jugadiiumpai musin sekretorik dan terikat-membran. Musin disebut determinan antigen). Sebagian epitop ini digunakansekretorik ditemukan di mukus yang ada dalam sekresi untuk merangsang respons imun terhadap sel kanker. Gen yang menyandi rangka polipeptida sejumlah musinsaluran cerna, napas, dan reproduksi. Mukus terdiri darisekitar 94o/o air dan 57o musin, dengan sisanya berupa yang berasal dari berbagai jaringan (mis. pankreas, usus halus, trakea dan bronkus, lambung, dan keienjar liur) telah Rantai N-glikan berhasil di-klon dan sekuensnya diketahui. Studi-studi ini berhasil mengungkapkan informasi baru mengenai rangka polipeptida rnusin (ukuran sekuens berulang, kemungkinan letak N-glikosilasi, dsbnya) dan akhirnya seyogianyaCamhar 46-3. Diagram skematis suatu musin. Rantai O-glikandiperlihatkan melekat pada bagian sentral rantai polipeptida yangmemanjang dan rantai N-glikan ke regio terminal karboksil. Persegisempit menun jukkan sekuens asam amino yang berulang danberderet. Banyak musin mengandung residu sistein yang gugus SH-nya membentuk ikatan antar-rantai; hal ini tidak diperlihatkan dalamgambar. (Diadaptasi dari Strous cJ, Dekker.l. Mucin type glycoprotein. Crit RevBiochem Mol Biol 1992;27:57. Hak cipta O 1 992. Diproduksi ulang dengan izindari Taylor & Francis Croup, LLC.,http://www.tayloranCfrancis.com.).

BAB 46: GLIKOPROTEIN / SqlTabel 46-9. Ringkasan ciri utama O-glikosilasi satu tipe spesifik ikatan memerlukan aktivitas transferase spesifik. Faktor-faktor yang menentukan residu serin dan treonin spesifik mana yang terglikosilasi belum diketahui, tetapi mungkin dijumpai dalam struktur peptida yang mengelilingi tempat glikosilasi. Enzim-enzim yang me- nyusun rantai terkait-O terletak di aparatus Golgi, tersusun secara berurutan dengan reaksi-reaksi terakhir terjadi di kon,1'111666n r rans-Colgi. Gambaran utama biosintesis glikoprotein terkait-O dirin gkaskan di Tab eI 46 -9.mengungkapkan aspek-aspek kontrol genetiknya. Beberapa GTIKOPROTEIN TERKAIT.Nsifat penting musin diringkaskan di Tabel 46-8. fvIENGANDUNG SEBUAH IKATAN Asn-GlcNAcBiosintesis Glikoprorein Terksit-OMenggunokqn Gulq Nukleorido Glikoprotein terkait-N dibedakan oleh adanya ikatan Asn-GIcNAc (Gambar 46-1). Molekul ini merupakanRantai polipeptida pada glikoprotein terkait-O dan kelas utama glikoprotein dan telah banyak diteliti karenaglikoprotein lain dikode oleh spesies-spesies mRNA: karenakebanyakan terikat pada membran atau disekresikan, kebanyakan glikoprotein yang paiing mudah diakses (mis.glikoprotein umumya ditranslasikan di poliribosom terkait- protein plasma) termasuk dalam kelompok ini. Glikoproteinmembran (Bab 37). Grdapat ratusan rantai oligosakaridayang berbeda pada tipe O-glikosida. Glikoprotein ini ini ada yang terikat-membran dan beredar dalam darah.dibentuk oleh donasi bertahap gula dari gula nukleotida, Perbedaan utama antara kelas ini dan kelas sebelumnya,misalnya UDP-GalNAc, UDP-Gal, CMP-NeuAc. Enzim selain sifat asam amino tempat rantai oligosakarida melekatyang mengatalisis reaksi jenis ini adalah glikoprotein (Asn versus Ser atau Thr), adalah biosintesisnya.glikosiltransferase terkait-membran. Secara umum, sintesis Tigo Kelos Utomo Oligosokorido Terkoit-N odoloh Kompleks, Hibrid, & Koyo-monoso Terdapat tiga kelas utama oligosakarida terkait-N: kompleks, hibrid, dan kaya-manosa (Gambar 46-4).+*oz.s atauzsl I '2,3 atau z,o Gal Gal Gal \",Ij\" ,,;i \",';J\" vvvItsi ,4 nr.+I 01.4 I GIcNAc GlcNAc GlcNAc l\ilan l\.4an lvlan l\,4an lvlan . /1q.. .vd .---.-. --.Jt:ta -ry.'?t..-- ei,\ I Man Man v1'?t .- - -. 21.\/-:19 \" in. oi *',b* ,4s Man Man orlr. ,4s-GlcNAc-..k IMan \"',b. Man4.+rlu GlcNAc Man {or'+ frt'+ {ot'a Gl.NAc GIcNAc GlcNA.'fll'+rr\" o1'6 i {or,+ fnt'+ {,nr'+ GlcNAc I GIcNAc GIcNAc Asn Asn Asn Kaya-manosa Kompleks HibridGambar 46-4.Struktur tipe{ipe utama oligosakarida terkait-asparagin. Daerah di dalam boks adalah inti pentasakarida yangumum dijumpai pada semua glikoprotein terkait-N (Diproduksi ulang dengan izin dari Kornfeld R, Kornfeld S. Assemblyof asparagine-linked oligosaccharides. Annu Rev Biochem 1985;54:631. Hak cipta O 1985 pada Annual Reviews, www.annualreviews.org. Dicetak ulang dengan izin).

548 / BAGIAN Vl:TOPIK KHUSUSM\"! ot.o Endoglikosidase F oligosakarida pada senyawa ini umumnya memiliki struktur R-GlcNAcrManrGIc, (R = Dol-P-P). Gula pada senyawa\ Man # 81.4 GlcNAc .r#81.4 GlcNAc # * I Asn ini mula-mula tersusun di rangka Dol-P-B dan rantai'#''; enoosrikl\"io\"\"\", I oligosakarida kemudian dipindahkan utuh ke residu Asn yang sesuai pada apoglikoprotein akseptor sewaktu sintesis diGambar 46-5. Diagram skematis inti pentasakarida yang umum poliribosom terkait-membran berlangsung' Semua N-glikandijumpai pada semua glikoprotein terkait-N dan tempat berbagai memiliki struktur inti pentasakarida (Gambar 46-5).rantai luar oligosakarida dapat melekat. Diperlihatkan juga tempat Untuk membentuk rantai yang kaya-manosa, hanyakerja endoglikosidase F dan H. residu Glc ditambah residu Man perifer tertentu yang dikeluarkan. Untuk membentuk rantai oligosakarida tipeKetiga tipe memiliki suatu pentasakarida yang sama, komplelc, residu Glc dan empat residu Man dikeluarkanyaitu ManrGlcNAcr-yang diperlihatkan dalam daerah oleh glikosidase di retikulum endoplasma dan badan Golgi,kotak di Gambar 46-4 dan juga dilukiskan di Gambar Berbagai gula yang khas pada rantai kompleks (GlcNAc'46-5-tetapi berbeda dalam cabang-cabang luarnya. Gal, NeuAc) ditambahkan oleh kerja glikosiltransferase yangAdanya pentasakarida umum dijelaskan oleh kenyataan terletak di aparatus Golgi. Fenomena saat rantai glikan padabahwa ketiga kelas memiliki mekanisme biosintesis glikoprotein terkait-N mula-mula diuraikan secara parsialawal yang sama. Glikoprotein tipe kompleks umumnyamengandung residu NeuAc terminal dan residu Gal dan dan kemudian, pada beberapa kasus, dibentuk kembaliGlcNAc. Residu GlcNAc sering membentuk disakarida N- disebut oligosaccharide processing. Rantai hibrid dibentukasetillaktosamin. Rantai glikan terkait-N mengandung unit oleh pemrosesan parsial, yang membentuk rantai kompleks.A/-asetillaktosamin berulang- [Gal B 1 -3l4GlcNAcB I -3], di satu lengan dan struktur Man di lengan yang lain.(poli-l/-asetillaktosaminoglikan). Substansi golongan darahI/i termasuk dalam kelas ini. Kebanyakan oligosakarida tipe- Oleh karena itu, tahap-tahap awal yang terlibat dalamkompleks mengandung dua, tiga, atau empat cabang luar biosintesis glikoprotein terkait-N sangat berbeda dari tahapan yang berperan dalam biosintesis. Biosintesis glikoprotein(Gambar 46-4), tetapi struktur yang mengandung lima cabang terkait-N melibatkan Dol-P-P-oligosakarida; dan glikoprotensering disebut sebagai antena sehingga dapat ditemukanstruktur bi-, tri-, tetra-, dan penta-antena, Pada tipe kompleks terkait-O, seperti telah diuraikan, tidak demikian.terdapat beragam jumlah rantai, dan salah satunya ditunjukkan Proses N-glikosilasi dapat diuraikan menjadi dua tahap:di Gambar 46-4. Ranrai komplela lain dapat beraldrir di Galatau Fuc. Oligosakarida kaya-manosa biasanya memiliki dua (1) pembentukan Dol-P-P-oligosakarida dan pemindahansampai enam residu Man tambahan yang terikat pada intipentasakarida. Molekul hibrid mengandung fitur dari kedua oligosakarida; dan (2) pemrosesan rantai oligosakarida.kelas lainnya. A. PENYUSUNAN & PETT,TINPIHA.N DoLIKoL.P'P.OLIGOSAKARIDABiosinlesis Glikoprorein Terkqit-NMelibqtkqn Dolikol.P'P'Oligosokqridq Senyawa poli-isoprenol ditemukan baik pada sel bakteriLeloir dan rekan-rekannya menjelaskan keberadaan maupun eukariot, Senyawa ini ikut serta dalam sintesisdolikol-pirofosfat-oligosakarida (Dol-P-P-oligosakarida), polisakarida bakteri dan dalam biosintesis glikoprotein terkait-N dan jangkar GPI. Poli-isoprenol yang digunakany^ng oleh riset-riset selanjutnya dibuktikan berperan dalam jaringan eukariot adalah dolikol yang merupakanutama dalam biosintesis glikoprotein terkait-N. Rantai hidrokarbon alami terpanjang setelah karet, yang terbentuk dari satu unit berulang. Dolikol terdiri dari 77-20 unir isoprenoid berulang (Gambar 46.6). Sebelum ikut serta dalam biosintesis Dol-P-P- oligosakarida, dolikol mula-mula harus difosforilasi untuk membentuk dolikol fosfat (Dol-P) dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh dolikol kinase dan menggunakan ATP sebagai donor fosfat.Gambar 46-6. Struktur dolikol. Fosfat di T [ ?*,-l-i;'-'HO-CH2-CH2dolikol fosfat melekat pada gugus alkohol ?*'primer di ujung kidal molekul. Cugus didalam tanda kurung adalah suatu unil - cH -c-''.\"1.,\"' -cH - c - cH3isopren (n = 17-20 unit isoprenoid). IcH'?

/BAB 46: GLIKOPROTEIN Sqg Dolikol-P-P-GlcNAc (Dol-P-P-GlcNAc) adalah lipid Hal yang perlu,dicatat adalah bahwa tujuh gula pertamakunci yang bekerja sebagai akseptor untuk gula lain dalam (dua GlcNAc dan lima residu Man) didonasikan oleh gula nukleotida, sedangkan tujuh gula terakhir (empat residumembentuk Dol-P-P-oligosakarida. Senyawa ini disintesis Man dan tiga Glc) yang ditambahkan, didonasikan olehdi membran retikulum endoplasma dari Dol-P dan UDP- dolikol-P-gula. Hasil akhirnya adalah terbentuknya senyawaGlcNAc dalam reaksi berikut yang dikatalisis oieh GlcNAc- yang dilukiskan pada Gambar 46-8 dan disebut secaraP transferase: singkat sebagai Dol-P-P-GlcNAcrMannGlcr. Dol-P + UDP-ClcNAc -+ Dol-P-P-GlcNAc + UMP Oligosakarida yang rerikat pada dolikol-P-P dipindahkanReaksi di atas-yang merupakan tahap awal dalam secara utuh untuk membentuk suatu ikatan N-glikosida dengan satu atau lebih residu Asn spesifik suatu proteinpenyusunan Dol-P-P-oligosakarida-dan reaksi-reaksi akseptor yang muncul dari permukaan luminal membran retikulum endoplasma. Reaksi tersebut dikatalisis olehselanjutnya diringkaskan di Gambar 45-7. Gambaran oligosakarida:protein tansferase, yakni suatu kompleks enzim terkait-membran. tansferase ini akan mengenali danesensial tahap-tahap selanjutnya dalam pembentukan Dol- memindahkan setiap substrat dengan struktur umum Dol-P-P-oligosakarida adalah sebagai berikut: P-P-(GlcNAc)r-R, tetapi enzim ini memiliki afinitas kuat(1) Residu GIcNAc kedua ditambahkan ke residu pertama, terhadap struktur Dol-P-P-GlcNAcrMannGlcr. Glikosilasi terjadi di residu Asn pada sekuens uipeptida Asn-X-Ser/Thr, juga menggunakan UDP-GlcNAc sebagai donor dan pada proses ini X adalah setiap asam amino manapun(2) Lima residu Man ditambahkan, dengan menggunakan kecuaii prolin, asam aspartat, atau asam glutamat. Yang lebih disukai adalah bagian tripeptida yang terkandung dalam B GDP-manosa sebagai donor turn. Hanya sekitar sepertiga risidu Asn yang berpotensi menjadi akseptor yang benar-benar mengalami glikosilasi,(3) Kemudian empat residu Man lainnya ditambahkan, dan hal ini menunjukkan bahwa faktor di luar tripeptida dengan menggunakan Dol-P-Man sebagai donor. Dol- juga berperan penting. P-Man dibentuk oleh reaksi berikut Protein akseptor termasuk dalam kelas sekretorik Dol-P + GDP-Man -+ Dol-P-Man + CDP dan membran integral. Protein sitosoi jarang mengalami(4) Akhirnya, tiga residu glukosa perifer didonasikan oleh glikosilasi. Rekasi pemindahan dan proses selanjutnya dalam Dol-P-Glc yang dibentuk dalam suatu reaksi yang analog dengan reaksi yang baru dijelaskan kecuali bahwa Dol-P dan UDP-Glc adalah substratnva. UDP-GlcNAc GlcNAc-P-P-Dol M_M\ M-M\", M \ 'M-1Gl\"NAc), -P -P -DoluoP-orcrunc G_G-G-M-M-M UDP -4l (M)u -(GlcNAc)2 -P -P -Dol A * I P-oot I GlcNAc -GlcNAc - P - P-Dol \" \ M-P-Dor GDP.M GDP M_M_ M I (GDP-M)4 (GDP)4 M-(GlcNAc)2-P-P-DolGambar 46-7. )alur biosintesis dolikol-P-P-oligosakarida. lkatan-ikatan spesifik yang terbentuk ditunjukkan di Cambar 46-8. Perhatikanbahwa iima residu manosa internal pertama diberikan oleh CDP-manosa, sedangkan residu manosa yang lebih eksternal didonasikan olehdolikol-P-manosa dan dolikol-P-glukosa. (UDP, uridin difosfat; Dol, dolikol; P, fosfat; UMP, uridin monofosfat; CDP, guanosin difosfat; M,manosa; C, glukosa).

/55O BAGIAN Vl:TOPIK KHUSUS 11\"n-$. y\"n g, o, j1:!. GtcNAcg p- p- Dotikot z:\,.\\ a1'6 otcttlc M\"ngL3, *{ \"''o \\"n Gtc*aG1lc.*2 a1.3Glco€1,3Man+a1.2Man#a1,2MaAn 'Cambar 46-8. Struktur dolikol-P-P-oligosakarida (Dari Li E, et al. Structure of the Iipid-linked oligosaccharide precursor of thecomplex-type oligosaccharides of the vesicular stomatitis virus C protein J Biol Chem 1978;253:7762. Dipublikasi kembalidengan izin yang disampaikan melalui Copyright Clearance Center, lnc.).glikosilasi glikoprotein terkait-N, bersama dengan lokasi Dalam reaksi II, GlcNAc dikeluarkan oleh kerja suatusubselularnya, diperlihatkan pada Gambar 46-9. Produklain reaksi oligosakarida:protein transferase adalah dolikol- fosfodiesterase, yang menyisakan residu Mann terfosforilasiP-P, yang kemudian diubah menjadi dolikol-P oleh suatu di posisi 6:fosfatase. Dolikol-P dapat berfungsi kembali sebagai akseptor -GlcNAc-1 -P-6-Man Protein f FosFo.-luntuk sintesis molekul Dol-P-P-oligosakarida lain. I DTES1ERASE IB. PEMRoSESAN RANTAI OLIGOSAKARIDA P-6-Man -Protein + GlcNAcl. Fase Awal-Berbagai reaksi yang berperan diperlihatkandi Gambar 46-9. Oligosakarida:protein transferase Reseptor Man-6-P yang terletak di aparatus Golgi, mengikatmengatalisis reaksi I (lihat atas). Realai 2 dan 3 masing- residu Man-6-P enzim-enzim ini dan mengarahkannyamasing melibatkan pengeluaran residu Glc terminal oleh ke lisosom. Fibroblas dari pasien dengan penyakit sel Iglukosidase I dan dua residu Glc berikutnya oleh giukosidase (lihat bawah) mengalami defisiensi berat aktivitas GlcNAcII. Pada kasus glikoprotein kaya-manosa, proses tersebut juga fosfotransferase.dapat berhenti di sini, atau terjadi pengeluaran hingga empatresidu Man. Namun, untuk membentuk rantai komplels, 2. Fase Lanjut-Untuk membentuk suatu rantaidiperlukan tahap-tahap tambahan, seperti berikut. Dalam oligosakarida kompleks tipikal, gula-gula lain harusreaksi 4 dan 5, empat residu Man eksternal dikeluarkan ditambahkan ke struktur yang dibentuk oleh reaksi 7. Oleholeh setidaknya dua manosidase berbeda. Dalam realai 6, karena itu, dalam reaksi 8, GlcNAc kedua ditambahkan kesuatu residu GlcNAc ditambahkan ke residu Man di lengan residu Man perifer pada lengan lain struktur bi-antena yangMancrl-3 oleh GicNAc transferase I. Kerja enzim GlcNAc diperlihatkan di Gambar 46-9; enzim yang mengkatalisistransferase I ini memungkinkan terjadinya reaksi 7, suatu tahap ini adalah GlcNAc transferase II. Realsi 9, 10, danreaksi yang dikatalisis oleh manosidase lain (cr-manosidase 11 melibatkan penambahan residu Fuc, Gal, dan NeuAcII Golgi) dan reraksi yang menghasilkan pengurangan residuMan ke jumlah inti tiga (Gambar 46-5). di tempat-tempat yang ditunjukkan, dalam reaksi yang Jalur tambahan lain yang penting ditunjukkan dalam masing-masing dikatalisis oleh fukosil, galaktosil, dan sialil transferase. Pembentukan rantai poli-/V-asetil-laktosaminreaksi I dan II Gambar 46-9. Jalur ini melibatkan enzim- memerlukan GlcNAc transferase tambahan.enzim yang akan memasuki lisosom. Beberapa enzimdiarahkan ke lisosom oleh penanda kimiawi spesifik. Dalam Retikulum Endoplosmo & Apororus Golgi Adoloh Tempot Utqmo Glikosilosireaksi I, satu residu GlcNAc-l-P ditambahkan ke karbon6 pada satu atau lebih residu Man spesifik enzim-enzim Seperti ditunjukkan pada Gambar 46'9, retikulumini. Reaksi ini dikatalisis oleh GlcNAc fosfotransferaseyang menggunakan UDP-GlcNAc sebagai donor dan endoplasma dan aparatus Golgi adalah temPat utama yang terlibat dalam proses glikosilasi. Pembentukan Dol-menghasilkan UMP sebagai produk lainnya: P-P-oligosakarida terjadi baik di permukaan sitoplasmik _l maupun luminal membran RE. Penambahan oligosakarida tf-CrErNoAs\"Fo. j ke protein terjadi di retikulum endoplasma kasar sewaktu atau setelah translasi. Pengeluaran Glc dan sebagian residu I rnnllsrenesE I Man perifer juga terjadi di retikulum endoplasma. AparatusUDP-GlcNAc + Man -Protein Golgi terdiri dari sisterna cis, medial, dan trans; ketiganya dapat dipisahkan oleh prosedur sentrifugasi yang sesuai' GlcNAc-1-P-6-Man -Protein + UMP Thmpaknya pelepasan vesikel yang mengandung glikoprotein

/BA,B 46: GLIKOPROTEIN 551RETiKULUM ENDOPLASMA KASARAPARATUS GOLGIGambar 46-9. Jalur skematis pemrosesan oligosakarida. Reaksi dikatalisis oleh enzinr berikut: O,oligosakarida:protein transferase; O, o-glukosidase l; O, cr-glukosidase ll; @, <r1 ,2-manosidaseretiku lu m endoplasma; O, N -asetilglu kosa m in ilfosfotra nsferase; @, N -asetilglu kosam in-1 -fosfod iestercr-N-asetilglukosaminidase O, ct-manosidase I aparatus Colgi; @, N-asetilglukosminiltransferase l; O,cr-manosidase Il aparatus Colgi; @, N-asetilglukosminiltransferase ll; @, fukosiltransferase; @,galaktosiltransferase; @ sialiltransferase. Tanda panah tebal menun.jukkan berbagai gula nukleotidayang terlibat dalam skema keseluruhan (Persegi hitam, N-asetilglukosamin; lingkaran putih, manosa;segitiga hitam, glukosa; segitiga putih, fukosa; lingkaran hitam, galaktosa; belah ketupat hitam,asam sialat) (Diproduksi ulang dengan izin dari Kornfeld R, Kornfeld S. Assembly of asparagine-linked oligosaccharides. Annu Rev Biochem 1985;54:631 . Hak cipta O 1985 oleh Annual Reviews,www.annualreviews.org. Dicetak ulang dengan izin).terjadi di.retikulum endoplasma untuk diangkut ke Golgi glikoprotein terkait-N diringkaskan pada Tabel 46-10 dan perlu harus dibedakan dari gambaran biosintesis yang telahcis. Berbagai penelitian memperlihatkan bahwa enzim yang dicantumkan (TabeI 46-9) untuk glikoprotein terkait-O.berperan dalam pemrosesan glikoprotein memperlihatkan Beberopo Zqt Antqrq Glikqn yong Terbentuk Selom<r Teriodinyo N-Glikosilqsiperbedaan lokasi di sisterna Golgi. Seperti diperlihatkan Memiliki Fungsi Spesifikdi Gambar 46-9, a-manosidase I Golgi (yang mengatalisis Belikut ini adalah sejumlah fungsi spesifik rantai N-glikanrealai 5) terletak terutama di Colgi cis, sementara GlcNAc yang telah dipastikan atau masih dalam penelitian. (1)transferase I (mengatalisis reaksi 6) tampaknya terletak diGolgi medial, serta fukosil, galaktosii, dan sialil transferase(masing-masing men$atalisis reaksi 9, 10, dan 11) terutamaterdapat di Golgi trans. Gambaran utama biosintesis

552 / BAGIAN Vl: TOPIK KHUSUSTabel 46-10. Ringl<asan gambaran utama sekitar 17o genom manusia dapat terlibat dalam prosesN-glikosilasi glikosilasi. Indeks lain dari kompleksitas ini adalah bahwa t, telah dilaporkan lebih dari i0 GlcNAc transferase terlibat:i:, :'-dihambqtoleh tunikqmisin: r :,,\"':1,':r\" dalam biosintesis glikoprotein, dan banyak lagi yang secara teoretis mungkin berperan. Terdapat juga beragam spesies. Pemindohon ieriodi ke residu Asn spesifik dolom glikosiltransferase lainnya (mis. sialiltransferase). Faktor yang mengontrol tahap pertama biosintesis glikoprotein terkait-sekuens Asn-X-Ser/Thr, don X odoloh semuo residu 5 (ri. penyusunan dan pemindahan oligosakarida)r dikecuoli Pro, Asp, otou Glu l Pemindohon dcpot ter:jodi seccrc,kotranslosional mencakup (1) keberadaan akseptor yang sesuai di protein, ..relikulunr endoplosrno ' : ':: '' IIr' :,--t':,, :' \"rr:: '': (2) kadar Dol-P jaringan, dan (3) aktivitas oligosakarida:I Oligosokorido yong terikof podo protein kemudion protein transferase.diproses secoro porsiol oleh glukosidcse don Beberapa faktor yang diketahui terlibat dalam regulasimonosidose; iiko tidok teriodi penombohon gulo loin, pemrosesan oligosakarida dicantumkan di Thbel 46-hosiinyo odalch rontoi yong koyo okon monoso 11. Dua dari faktor yang tercantum layak dibahas lebihJiko pemroseson teriodi hinggo mencopoi inti lanjut. Pertama, variasi spesies di antara berbagai enzim pengolah penting dalam kaitannya dengan pembuatanheptoso korido (Mon.[GlcNAc]\"], terbentuk rontoi glikoprotein untuk tujuan terapeutik melalui teknologi DNA rekombinan. Contohnya, eritropoietin rekombinankompleks oleh penofrbohon G[cNAc, ieriodi pengeluoron (epoetin alfa; EPO) kadang-kadang diberikan kepada pasien dengan jenis anemia kronik tertentu untuk merangsangduo Mon, don penombchon bertohop mosing-mosing eritropoiesis. tVaktu-paruh EPO dalam plasma dipengaruhi Tabel 46-11. Beberapa faktor yang memengaruhigulo dolom reoksi yong dikotoiisis oleh tronsferose aktivitas enzim pengolah glikoproteinipesifik {rnis. GlcN.Ac, GsL,Ne.uAc trg,nsfer,gse} ryong:' tr':. l Konfolll$simenggunokon gulo nukleolido yong sesuoi. .i.prsteinKeterlibatan sinyal rnanosa 6-P dalam mengarahkan enzim Spe*ieslisosom tertentu telah jelas (lihat atas dan pembahasantentang penyakit sel-i, bawah). (2) Besar kemungkinannyabahwa rantai N-glikan besar yang terdapat di glikoproteinyang baru dibentuk membantu menjaga protein ini agartetap larut di bagian dalam iumen retikulum endoplasma.(3) Satu spesies rantai N-glikan telah dibuktikan berperandalam pelipatan dan retensi glikoprotein tertentu di lumenretikulum endoplasma. Kalneftsin adalah suatu protein yangterdapat di membran retikulum endoplasma dan berfungsisebagai \"chaperone\" atau pendamping (Bab 45). Protein initerbukti mengikat secara spesifik sejumlah glikoprotein (mis.hemagl,rtinin [HA] virus influenza) yang memiliki strukturinti termonoglikosilasi. Spesies ini adalah produk reaksi 2pada Gambar 46-9, tetapi residu glukosa terminalnya sudahdikeluarkan sehingga hanya glukosa paling dalam yangmasih melekat. Pembebasan HA yang telah terlipat penuhdari kalneksin memerlukan pengeluaran enzimatik residuglukosil terakhir ini oleh c,-glukosidase II. Dengan caraini, kalneksin mempertahankan glikoprotein tertentu yangsetengah terlipat (atau salah terlipat) dan membebaskannyajika pelipatan telah benar; oleh karena itu, kalneksin adalahkomponen penting dari sistem kontrol kualitas yangbekerja di lumen RE. Protein iarut kalretikulin tampaknyamemiliki fungsi serupa.Beberopo Foktor Mengotur Glikosilqsi rContohnira, sebelum o-manosidase ll Colgi bekerja diperlr-rkan kerja ClcNAcGlikoprolein lransferase.Telah jelas bahwa glikosilasi glikoprotein adalah suatu prosesrumit yang melibatkan banyak enzim. Diperkirakan bahwa

/BAB 46: GLIKOPROTEIN 553oleh sifat pola glikosilasinya, dengan pola tertentu yang Tahel46-12. Tiga inhibitor enzim yang berperanberkaitan dengan waktu-paruh singkat sehingga sangat dalam glikosilasi glikoprotein serta tempat kerjanyamembatasi periode efektivitas terapeutiknya. OIeh karena itu,EPO perlu diperoleh dari sel yang memiliki pola glikosilasi BEBERAPA PROTEIN TERIKAT PADAyang konsisten dengan waktu-paruh normal dalam plasma. MEMBRAN PIASMA MEIAIUI STRUKTURKedua, terdapat keterkaitan aktivitas enzim pemrosesglikoprotein di berbagai jenis sel kanker. Sel-sel ini sering GtIKOSI TFOSFATIDI t I NOSITOLterbukti menyintesis rantai oligosakarida yang berbeda (mis.sering memperlihatkan cabang yang lebih banyak) daripada Glikoprotein terkait-glikosilfosfatidiiinositol (GPI) adalah kelas utama ketiga glikoprotein. Struktur GPI (kadang-rantai yang dibuat oleh sel kontrol. Hal ini dapat terjadi kadang disebur\" xicleyfoo/') yang berperan dalam pengikatankarena sel kanker mengandung pola glikosiltransferase yangberbeda dari yang diperlihatkan oleh sel normal padanannya, enzim asetilkolinesterase (ACh esterase) pada membranakibat pengaktivan atau penekanan gen tertentu. Perbedaanrantai oligosakarida dapat memengaruhi interaksi adhesif plasma sel darah merah diperlihatkan pada Gambar 46-1.antara sel kanker dan sel jaringan induk normalnya sehingga Protein terkait-GPl ditambatkan pada lembar luar membran plasma oleh asam lemak fosfatidiiinositol (PD. PI berikatan,berperan dalam metastasis. Jika korelasi antara aktivitasenzim pemroses tertentu dan sifat metastatik sel kanker melalui sebuah gugus GlcN, dengan rantai giikan yang mengandung beragam gula (mis. Man, GlcN). Selanjutnya,dapat ditemukan, hal ini dapat menjadi penting karena rantai oligosakarida dihubungkan melalui fosforiletanoiaminmemungkinkan kita menciptakan obat untuk menghambat dalam suatu ikatan amida ke asam amino terminal karboksilenzim, dan selanjurnya merastasis. protein yang melekat. Inti sebagian besar struktur GPI Gen-gen yang menyandi banyak glikosiltransferase telah mengandung satu molekui fosforiletanolamin, tiga residuberhasil di-klon, dan yang lainnya sedang dalam penelitian. Man, satu molekul GlcN, dan satu molekul fosfatidilinositol,Pengklonan telah berhasii mengungkapkan informasi baru sebagai berikut:mengenai struktur protein dan gen. Struktur gen seyogianyajuga memperjelas mekanisme yang berperan dalam kontrol Etanolamin-fosfo -t 5Mancrl -+transkripsional, dan saat ini studi-studi knockout gen 2Mancrl -+ 6Mana1 -+ ClcNcrl -+ 6-mio-i nositol-1 -fosfol ipiddigunakan untuk mengevaluasi peran biologis berbagai Konstituen tambahan ditemukan pada banyak strukturglikosiltransferase tersebut. GPI; contohnya, struktur glikoprotein yang diperlihatkan di Gambar 46-1 mengandung tambahan fosforiletanolaminTunikomisin Menghombqf Glikosilosi-N yang melekat pada bagian tengah dari tiga gugus Man glikanTetopi Tidqk Demikiqn pqdq Glikosilqsi-O dan satu asam lemak tambahan yang melekat pada GlcN. Makna fungsional dari variasi struktur ini belum diketahui.Sejumlah senyawa diketahui mengharnbat berbagai reaksi Jenis ikatan ini pertama kali dideteksi dengan menggunakanyang berperan dalam pemrosesan glikoprotein. Tunikamisin, fosfolipase C spesifik-Pl bakteri (PI-PLC), yang diketahuideolisinojirimisin, dan swainsonin adalah tiga diantaranya. membebaskan protein tertentu dari membran plasma selReaksi yang dihambat oleh senyawa-senyawa ini ditunjukkan dengan membelah ikatan yang ditunjukkan di Gambar 46' 1. Contoh sebagian protein yang ditambatkan oleh jenisdi Tabel 46-12. Agen-agen ini dapat digunakan secara ikatan ini disajikan di Thbel 4{5-13.Palingtidak terdapat tiga kemungkinan fungsi ikatan tipe ini: (1) Jangkar GPI mungkineksperimental untuk menghambat berbagai tahap biosintesis meningkatkan mobilitas suatu protein di membran plasmaglikoprotein dan untuk meneiiti efek perubahan spesifik dibandingkan dengan mobilitas yang diamati untuk proteinterhadap proses tersebut. Contohnya, jika sel ditumbuhkan yang mengandung sekuens transmembran. Hal ini mungkindalam keberadaan tunikamisin, tidak akan terjadi glikosilasipada glikoprotein terkait-N normal. Pada kasus tertentu,ketiadaan glikosilasi dibuktikan meningkatkan kerentananprotein-protein ini terhadap proteolisis. Inhibisi giikosilasitampaknya tidak menimbuikan efbk konsisten terhadapsekresi glikoprotein vang normainya disekresikan. Inhibitorpemrosesan glikoprotein yang tercantum pada Tabel 46-12 ddak memengaruhi biosintesis glikoprotein terkait-O.Perluasan rantai terkait-O dapat dihambat oleh GalNAc-benzil. Senyawa ini bersaing dengan substrat glikoproteinalami sehingga mencegah pertumbuhan rantai melebihiGlcNAc.

554 / BAGIAN Vl: TOPIK KHUSUSTabel 46-1 3. Bebrerapa protein terkait-CPl ini, melalui penyaluran sinyal transmembran, memlcutidak mengherankan karena jangkar GPI melekat hanya ke reaksi akrosom, dan pada reaksi ini, enzim seperti proteaselembar luar lapis-ganda lipid sehingga lebih bebas berdifusi dan hialuronidase serta kandungan lain akrosom spermadaripada protein yang melekat melalui kedua lembar lapisan- dibebaskan. Pembebasan enzim-enzim ini membantu spermaganda tersebut. Peningkatan mobilitas ini mungkin penting menembus zona pelusida dan mencapai membran plasmauntuk mempercepat respons terhadap rangsangan yang (MP) oosit. Pada hamster, telah dibuktikan bahwa glikoproteinsesuai. (2) Sebagian jangkar GPI berkaitan dengan jalur- lain, PH-30, berperan penting dalam pengikatan MP spermajalur transduftsi sinyal. (3) Telah dibuktikan bahwa struktur pada MP oosit serta fusi selanjutnya kedua membran ini.GPI dapat mengarahkan protein tertentu ke domain apikal Interaksi ini memungkinkan sperma masuk dan membuahimembran plasma sel epitel tertentu. Biosintesis jangkar oosit. Fertilisasi dapat dihambat oleh obat atau antibodiGPI rumit dan dimulai di retikulum endoplasma. Jangkar yang mengganggu fungsi normal ZP3 dan PH-30 dan yangGPI tersusun secara independen oleh serangkaian reaksi kemudian dapat digunakan sebagai agen kontrasepsi.yang dikatalisis oleh enzim dan kemudian dipindahkan ke Selektin Berperon Ufqmo dolomujung terminai karboksil protein akseptornya, disertai oleh Perodongon & Homing Limfosirpemutusan pepdda hidrofobik terminal karboksil yangsebelumnya terdapat di protein tersebut. Proses ini kadang- Leukosit berperan penting dalam banyak fenomenakadang disebut glipiasi (glypiation). Kelainan didapat pada imunologis dan peradangan. Langkah-langkah awal padatahap awal biosintesis struktur GPI dilaporkan menyebabkan banyak fenomena ini adalah interaksi antara leukosit dalamhemoglobinuria nokturnal parolisismal (lihat uraian darah dan sel endotel sebelum leukosit keluar dari sirkulasi. Penelitian yang dilakukan untuk mengidentifikasi molekul-selanjutnya). molekul spesifik di permukaan sel yang berperan dalamGTIKOPROTEIN BERPERAN DATAM interaksi di atas telah mengungkapkan bahwa permukaanBANYAK PROSES BIOLOGIS & PENYAKIT leukosit dan sel endotel mengandung lektin spesifik, disebut selektin, yang ikut serta dalam perlekatan antarsel. Di TabelSeperti tercantum di Thbel 46-1, glikoprotein memiliki 46-74 diringkaskan gambaran ketiga kelas utama selektin.beragam fungsi; sebagian telah dijelaskan di bab ini danyang lain dijelaskan di bagian lain buku ini (mis. molekul Selektin adalah protein rantai-tunggal transmembranpengangkut, molekul imunologis, dan hormon). Di sini pengikat-Ca2. yang berisi sejumlah domain (Gambar 46-akan diuraikan keterlibatan glikoprotein dalam dua proses 10). Ujung-ujung terminal amino selektin mengandungspesifik-pembuahan dan peradangan. Selain itu, juga akan domain lektin yang terlibat dalam pembentukan ikatandiringkaskan dasar sejumlah penyakit yang disebabkan olehkelainan sintesis dan penguraian glikoprotein. dengan ligan karbohidrat spesifik.Glikoprorein Penting dolom Pembuqhon Perlekatan neutrofil pada sel endotel venula pascakapiler dapat dianggap berlangsung dalam empat tahap. sepertiUntuk mencapai membran plasma sebuah oosit, spermaharusmenembus zona pelusida (ZP), suatu seiubung nonselular diperlihatkan di Gambar 46-11,. Tahap basal inisialtebal transparan yang mengelilingi oosit. Zona pelusidamengandung tiga glikoprotein yang menarik, ZPI-3.Yang dilanjutkan dengan perlambatan gerak atau penggelindinganperiu dicatat adaIahZP3, suatu glikoprotein terkait-O yang (rolling) neutrofil, yang diperantarai oleh selektin. Terjadiberfungsi sebagai reseptor untuk sperma. Suatu protein interaksi antara L-selektin pada permukaan neutrofilpada permukaan sperma, mungkin galaktosil transferase, dengan CD34 dan Gly-CAM-l atau glikoprotein lain padaberinteraksi secara spesifi k dengan rantai oligosak arida ZP 3 ;setidaknya pada spesies tertentu (mis. mencit), interaksi permukaan sel endotei. Interaksi khusus ini pada awalnya berlangsung singkat, dan secara keseluruhan berafinitas rendah sehingga sel dapat menggelinding (bergulir, rolling). Namun, selama tahap ini berlangsung, terjadi pengaktivan neutrofil oleh berbagai mediator kimiawi (dibahas di bawah) sehingga terjadi perubahan bentuk neutrofil dan perlekatan sel ini secara erat pada endotel. Dalam perlekatan yang erat ini terlibat beberapa molekul perekat lain, yaitu LFA-I dan Mac-l di neutrofil dan ICAM-I dan ICAM- 2 di sel endotel. LFA-I dan Mac-l merupakan integrin CD11/CD18 (lihat Bab 51 untuk pembahasan tentang integrin), sementara ICAM-I dan ICAM-2 adalah anggota dari superfamili imunoglobulin. Tfiap keempat adalah transmigrasi neutrofil menembus dinding endotel. Agar hal

Tabel 46-14. Beberapa molekul yang terlibat dalam /BAB 46: GLIKOPROTEIN 555interaksi sel endotel dan leukositr Basal (Saeeline) Menggelind ing (Railing) Pengaktivan dan perlekatan eral Transm igrasirDimodifikasi dari Albelda SM, Smith CW, Ward PA. Adhesion molecules Gambar 46-'11. Diagram skematis interaksi neutrofil-sel endotel.and inflammatory injury. FASEB J 1994;8:504. Dipublkasi ulang dengan izin A: Keadaan basal: Neutrofil tidak melekat pada dinding pembuluh.yang disampaikan melalui Copyright Clearance Center, lnc. B: Proses pertama adalah melambat atau bergulirnya neutrofil:Ligan lni adalah ligan untuk L-selektjn limfosit; ligan untuk L-selektin di dalam pembuluh (venula) yang diperantarai oleh selektin. C:neutrofil belum teridentifikasi. Terjadi pengaktifan sehingga neutrofil melekat erat pada permukaanPMN, Ieukositpolinrorfonukleus; SE, sel endotel; C.D,clusterof dilferentiation;ICAM, intercellular adhesion molecule (molekul perekat antarsel); LFA-1, sel endotel dan men.ladi gepeng. Hal ini membutuhkan interaksil,t,mphocvte function associated antigen- /; PECAM-1 , p latelet endothelial cell integrin CDlB aktif di neutro{il dengan ICAM-1 di endotel. D:adhesion cell nolecule- l. Neutrofil kemudian bermigrasi melalui taut sel endotel ke dalam jaringan interstisium; hal ini melibatkan PECAM-1. Pada tahap yang L-selektin terakhir juga terjadi kemotaksis. (Diproduksi ulang dengan izin dariGambar 46-10. Diagram skematis struktur L-selektin manusia. Albelda SM, Smith CW, Ward PA. Adhesion molecules and inflammatoryBagian ekstrasel mengandung sebuah domain terminal amino vanghomolog dengan lektin tipe-C dan domain mirip-faktor pertumbuhan injury. FASEB j 1 994;8:504).epidermis di dekatnya. Domain-domain ini diikuti oleh complementregu latory-l i ke module (l ingkaran bernomor) dalam jum lah bervariasi ini terjadi, neutrofil menyisipkan pseudopodia ke dalamdan sebuah sekuens transmembran (belah ketupat hitam). Sebuah taut antara sel-sel endotel, menyelip di antara taut ini,sekuens sitoplasmik pendek (persegi panjang) terletak di terminalkarboksil. Struktur P- dan F-selektin serupa dengan struktur yang menembus membran basal, dan kemudian bebas bermigrasidiperlihatkan, kecuali bahwa keduanya mengandung lebih banyakmodul regulatorik-komplemen. Jumlah asam amino pada L-, P-, dan di ruang ekstravaskular. Platelet-endothelial cell adhesionE-selektin, seperti disimpulkan dari sekuens cDNA, masing-masingadaiah 385, 789, dan 589 lDiproduksi ulang dengan izin dari Bevilacqua molecule-l (PECAM-I) diketahui terletak di taut sel endotelMP, Nelson RM. Selectins. J CIin lnvest 1993;91:370. Dipublikasi ulang dan mungkin berperan dalam transmigrasi ini. Berbagaidengan izin yang disampaikan melalui Copyright Clearance Center, lnc.). biomolekul diketahui terlibat dalam pengaktivan neutrofil dan sel endotel, termasuk faktor nekrosis tumor u, berbagai interleukin, faktor pengaktif trombosit (platelet actiadtiTtg factor, PAF), ieukotrien B' dan fragmen komplemen tertentu. Senyawa-senyawa ini merangsang berbagai jalur sinyal yang menimbulkan perubahan bentuk dan fungsi sel, dan sebagian juga bersifat kemotaktik. Salah satu perubahan fungsional penting adalah rekrutmen selektin ke permukaan sel karena pada beberapa kasus, selektin tersimpan dalam granula (mis. di sel endotei dan trombosit). Sifat kimiawi pasti sebagian ligan yang terlibat dalam interaksi selektinJigan telah diketahui. Ketiga selektin mengikat oligosakarida tersialisasi dan terfukosilasi, dan secara khusus ketiganya mengikat sialil-Lewis' (Gambar 46- 12), yakni suatu struktur yang terdapat baik di glikoprotein maupun glikolipid. Belum dipastikan apakah senyawa ini

556 / BAGIAN Vl: TOPIK KHUSUSNeuAca2 -+ 3GalF1 4GlcNAc - - -' Keloinon Slntesis Glikoprotein Mendqsori Penyokir Terlenlu -) f\",-, Tabel 46-5 mencantumkan sejumlah penyakit dengan Fuc kelainan sintesis glikoprotein yang berperan penting. SepertiGambar 46-12. Cambaran skematis struktur sialil-Lewis^ dinyatakan sebelumnya, banyak sel kanker memperlihatkanmerupakan ligan yang sebenarnya in vivo. Molekul ter- beragam profil rantai oligosakarida di permukaannya, yangsulfat, misalnya sulfatida (Bab 15), dapat menjadi ligan pada sebagian di antaranya berperan dalam metastasis.keadaan tertentu. Pengetahuan dasar ini sedang digunakan Penyakit kongenital glikosilasi (CDG) adalahdalam upaya membuat senyawa yang menghambat sekelompok penyakit yang saat ini menarik banyak perhatian.interaksi ligan-selektin sehingga dapat menghambat respons Gambaran utama penyakit keiompok ini diringkaskan diperadangan. Pendekatannya antara lain adalah pemberian Tabel4S-ft.antibodi monoklonal spesifik atau analog sintetik sialil-Lewis' (keduanya mengikat selektin). Sel kanker sering Leubocyte adbesion defciency (l-{D) II adalah suatumemperlihatkan sialil-Lewis' dan ligan selektin lain dipermukaannya. Diperkirakan bahwa berbagai iigan ini penyakit jarang yang mungkin disebabkan oleh mutasi yangberperan dalam invasi dan metastasis sei kanker. mengenai pengangkut GDP-fukosa di badan Golgi. PenyakitTahel 46-15. Beberapa penyakit akibat atau yang ini dapat dianggap sebagai gangguan kongenital glikosilasi.melibatkan kelainan dalam biosirrtesis glikoprotein Ketiadaan ligan terfukosilasi untuk selektin menyebabkan neutrofil tidak dapat bergulir (menggelinding) di dinding pembuluh darah. Pasien mengalami infeksi bakteri berulang yang parah serta gangguan psikomotor dan retardasi mental. Kondisi ini tampaknya berespons terhadap fukosa oral. Hereditary erytbroblastic mubinaclearity uith a Ttositiae acidifted sentm ljrsis test (HEMPAS)-anemia diseritropoietik kongenital tipe ll-adalah penyakit lain akibat kelainan pada pemrosesan N-glikan. Beberapa kasus diklaim disebabkan oleh kelainan pada alfa-manosidase II. Hemoglobinuria nokturnal paroksismal adalah suatu anemia ringan didapat yang ditandai oleh keberadaan Tabel 46-1 6. Cambaran utama penyakit kongenital glikosilasi a Penyakitculosom,resesil',,',,,'''r',:.,'.,,,,,r.,' a i';;i;il:;;iil;t.*-!afs'd\"h mung,tr*b dikenal Umumnyo mengenoi susunon sorof pusol sehinggo teriodi retordcsi psikomotor don gomboron loin Penyokit tipe I disebobkon oleh mutosi di gen yong menyondi enzim (mis. fosfomonomutose-2 [PMM-Z], yong menyebobkon CDG lc) yong terlibot dolom sintesis dolikol-P-Poligosokorido Penyakii tipe ll disebohksn oleh mutasi di gen , ,t yong menyondi enzim (mis. GlcNAc tronsferos+2 y{ng menyebqbkon.eEG.'llul,yong{erl! $ciam:'.,i i p€emmrroossse$sqonn {ruo,ntooii' lNllgg[illiqkgonn,:i,,],r,,r,, t bekitor I 1,peny:obgliribbediMg tqelshh' dlklien*ocltl,'''\", ,,, ',.,r,..'r I'l a lsoeiecfric, focusing ltrnccnnssffeelriinn' osddq+:[l(cIh $em€riktdhfl rriir:f rf l bbr\"ironkKeirgmmorikco[oyonng-dioboeglrmnmooosnnifsglogpoJet,ununyntolr]kukiK,tmgmeonelnombnqognoolnlrnl';u';ini;\".r1 : rr\"IrAngka MIM untuk penyakit kongenital glikosilasi tipe Ia adalah 21 2065 terputusnyo rontoi oligosokorido podo protein inizMultinuklear eritroblastik herediter dangan hasil Lrji lisis serum,varrgterasidifikasi positif (anemia diseritropoietik kongenital tipe ll). Anemia ini menguboh polo isoelecfri c facusi ng-nyo.adalah bentuk anemia yang relatif ringan. Penyakit ini mencerminkan palingtidak adanya berbagai glikoprotein dengan kelainan rantai N glikan di Monosc orol terbiukii bermonfool dolom mengobotimembran sel darah merah yang berperan menyebabkan sel mudah lisis. CDGIO. ':,:,,, :r.l r: \"l'Clikosilfosfatidilinositol. CDC, congenital disorders oi glycosilatlon (penyakit glikosilasi kongenital).

/BAB 46: GLIKOPROTEIN 557hemoglobin dalam urine karena lisis sel darah merah' gangguan dalam interaksi ct-DG dengan laminin, yang padaterutama sewaktu tidur. Fenomena yang terakhir ini dapat giiirannya menyebabkan terjadinya CMD.mencerminkan sedikit Penurunan pH plasma sewaktu Artritis reumatoid dilaporkan berkaitan dengan perubahan glikosilasi molekul imunoglobulin G (IgG)tidur yang meningkatkan kerentanan eritrosit mengalami darah (Bab 49) sehingga molekui ini tidak memilikilisis oleh sistem komplemen (Bab 49). Defek dasar padahemoglobinuria nokturnal paroksismal adalah mutasi galaktosa di regio Fc-nya dan berakhir di GlcNAc- Proteinsomatik di gen PIG-A (untuk fosfatidilinositol glikan kelas pengikat manosa (MBB jangan disalahtafsirkan denganA) sel hematopoietik tertentu. Produk gen ini tampaknya reseptor manosa-6-P), suatu lektin-C yang disintesis oleh sel hati dan disekresikan ke dalam darah, mengikat manosa,adalah enzim yang menghubungkan glukosamin dengan GicNAc, dan guia tertentu lainnya. Oleh karena itu, protein ini dapat mengikat molekul IgG agalaktosil, yangfosfatidilinositol di struktur GPI (Gambar 46- 1). Oleh karenaitu, terjadi penurunan protein yang melekat melalui GPI di kemudian mengaktifkan sistem komplemen sehingga terjadimembran sel darah merah. Dua protein menarik perhatian: peradangan kronik di membran sinovium sendi.decay accehrating factor (DAF) dan protein lain yangdinamai CD59. Protein-protein ini normalnya berinteraksi MBP juga mengikat gula-gula di atas jika gula-guladengan komponen tertentu sistem komplemen (Bab 49) tersebut terdapat pada permukaan bakteri, jamur, dan virusuntuk mencegah efek hemolitik komplemen. Namun, jika tertentu, menyiapkan berbagai mikro-organisme tersebut untuk opsonisasi dan destruksi oleh sistem komplemen. Halterjadi defisiensi protein tersebut, sistem komplemen dapat ini adalah contoh imunitas bawaan (innate immunity),yangbekerja pada membran sel darah merah untuk menimbulkan tidak melibatkan imunoglobuiin. Defisiensi protein ini padahemolisis. Hemoglobinuria paroksismal nokturnal dapat bayi akibat mutasi menyebabkan bayi yang bersangkutanrelatif mudah didiagnosis karena sel darah merah jauhlebih peka terhadap hemolisis jika serum diasamkan hingga sangat rentan mengalami infeksi berulang.pH mencapai 5,2 (ujt Ham); pada keadaan ini, sistem Penyokit Sel-l Disebobkqn oleh Gonggudn Penyoluron Enzim Lisosomkomplemen teraktifkan, tetapi sel normal tidak terpengaruh' Seperti dinyatakan sebelumnya, Man-6-P berfungsi sebagaiGambar 46-13 meringkaskan etiologi hemoglobinuria penanda kimiawi untuk mengarahkan enzim-enzim lisosomnokturnal paroksismal. tertentu ke organel tersebut. Analisis biakan fibroblas Penelitian terhadap distrofi otot kongenital (CMD, dari pasien dengan penyakit sel-I (sel inklusi) berperan besar dalam mengungkapkan peran Man-6-P tersebut.Congenital Muscular Dysnophie) mengungkapkan bahwa Penl.akit sel-I adalah penyakit jarang yang ditandai oleh retardasi psikomotor progresif berat dan berbagai tandabeberapa diantaranya (mis. sindrom Walker-Warburg, 6sik, dengan kematian yang biasanya terjadi pada dekadepenyakit otot-mata-otak, CMD Fukuyama) disebabkan pertama. Sel biakan dari pasien penyakit sel-I terbukti tidak memiliki hampir semua enzim lisosom normal; oleholeh gangguan dalam sintesis glikan protein ct-distroglikan karena itu, di dalam lisosom tertimbun beragam molekul yang belum terurai dan membentuk badan inklusi.(cr-DG). Protein ini menonjol dari membran permukaan Sampel plasma dari pasien dengan penyakit ini diketahuisel otot dan berinteraksi dengan laminin-2 (merosin) di memperlihatkan aktivitas enzim lisosom yang sangat tinggi;lamina basal (lihat Gambar 48-12). Jika glikan cr-DG tidak hal ini menyiratkan bahwa enzim lisosom memang disintesisterbentuk dengan benar (akibat mutasi di gen-gen yang tetapi gagal mencapai tujuannya di dalam sel sehinggamenyandi glikosil transferase tertentu), hal ini menyebabkan disekresikan. Biakan sel dari pasien dengan penyakit ini Mrltaei didapat di ger,F!G-A dapat menyerap enzim lisosom yang ditambahkan dari luar , sel hematopoietik tertentu yang menunjukkan bahwa sel mengandung reseptor normal Garrgguan sintesisJkatan pada permukaannya untuk menyerap (secara endositosis) GhNfiz-Pt:iangkar GPI enzim lisosom. Selain itu, temuan ini mengisyaratkanBsr*urangnya jumf ahrp,rot€inrterkaiFG.Fl, di membran bahwa enzim lisosom dari pasien dengan penyakit sel-I''se, l darah;rnerah, dan protein yang tsrpenling adalah mungkin tidak memiliki penanda pengenal. Studi-studi decay acce lerating factor {DAF) dan CD59 lebih lanjut mengungkapkan bahwa enzim lisosom dari orang normal mengandung penanda pengenalan Man-6-Koffponen'terrentu sistem kornpiemen tidak diimbangi P yang dijelaskan sebelumnya, yang berinteraksi dengan protein intrasel spesifik, reseptor Man-6-P. Biakan sel dari oleh DAF den CD59 sehingga tsliadi lisis sel ' darah merah yang diperantarai oleh komplemenGambar 46-13. Skema timbulnya hemoglobinuria nokturnalparoksismal (MlM 31 1 770).

558 / BAGIAN Vl: TOPIK KHUSUSpasien dengan penyakit sel-I kemudian terbukti mengalami Gambar 46-14. Ringkasan penyebab penyakit sel I (MlM 252500)defisiensi aktivitas GlcNAc fosfotransferase yang rerletak p-galaktosidase, B-heksosaminidase, cr- dan p-manosidase,di aparatus Golgi cis, yang menjelaskan bagaimana enzim cr-Ar-asetilgalaktosaminidase, o-fukosidase, endo-B-i/-lirorotrr sel tersebut gagal memperoleh penanda Man-6-P. asetilglukosaminidase, dan aspartilglukosaminidase. TempatSekarang diketahui bahwa terdapat dua protein reseptorMan-6-B yakni satu dengan massa molekul tinggi (275 kerja dua enzim terakhir ini ditunjukkan di Gambar 46-kDa) dan satu dengan massa moiekul rendah (46 kDa). 5. Defek genetis aktivitas enzim-enzim ini dapat terjadiKedua protein ini merupakan lektin yang mengenali Man- sehingga penguraian glikoprotein menjadi tidak normal.6-P. Protein pertama tidak bergantung pada kation dan juga Akumulasi glikoprotein yang terurai secara abnormal ini dimengikat IGF-II (karena itu diberi nama reseptor Man 6-P- jaringan dapat menyebabkan berbagai penyakit. PenyakitIGF-II), sedangkan protein yang terakhir bersifat dependen- kelompok ini yang paling banyak dikenal antara lain adalahkation pada sebagian spesies dan tidak mengikat IGF-II.Thmpaknya kedua reseptor berfungsi dalam penyortiran manosidosis, fukosidosis, sialidosis, aspartilglikosaminuria, dan penyakit Schindler, yang masing-masing disebabkan olehenzim-enzim lisosom intrasel ke dalam vesikel-vesikel defisiensi ct-manosidase, cr-fukosidase, ct-neuraminidase, aspartilglukosaminidase, dan cr-l/-asetil-galaktosaminidase.berselubung klatrin yang berlangsung di Golgi rrans serelah Penyakit-penyakit ini, yang relatif jarang, memiliki beragam menifestasi; sebagian gambaran utamanya tercantum diterjadinya sintesis Man-6-P di Golgi cis. Vesikei-vesikel Tabel46-17. Kenyataan bahwa semua pasien yang mengidapini kemudian meninggalkan aparatus Golgi dan menyatudengan kompartemen pralisosom. pH yang lendah di penyakit ini memperlihatkan tanda-tanda gangguan sistemkompartemen ini menyebabkan enzim lisosom teriepas dari saraf pusat, mencerminkan pentingnya glikoprotein dalam perkembangan dan fungsi normal sistem tersebut.reseptornya dan kemudian masuk ke dalam lisosom. Reseptordidaur ulang dan digunakan kembali. Hanya reseptor yang BANYAK GTIKAN MENGIKAT VIRUS &iebih kecil berfungsi dalam endositosis enzim lisosom BAKTERIekstrasel yang merupakan jalur minor bagi penempatanlisosom. Tidak semua sel menggunakan reseptor Man-5- Gambaran utama glikan dan gambaran yang menjelaskanP untuk mengarahkan enzim lisosomnya (mis. hepatosit sejumlah besar aktivitas biologis senyawa ini adalah bahwamenggunakan jalur berbeda, tetapi belum diketahui);selain itu, tidak semua enzim lisosom diarahkan melalui senyawa ini mengikat secara spesifik berbagai molekul,mekanisme ini. Oleh karena itu, penelitian biokimiawi atas misalnya protein atau glikan lain. Satu aspek dari hal inipenyakit sei-I tidak saja berhasil mengungkapkan penyebab adaiah kemampuan senyawa ini mengikat virus tertentu dan banyal bakteri.mendasarnya, tetapi banyak berkontribusi bagi pengetahuan Virus influenza A mengikat molekul reseptor tertentutentang mekanisme pengara\"han protein yang baru terbentuk pada permukaan sel yang mengandung NeuAc melalui suatuke organel spesifik, da-lam hai ini lisosom. Gambar 45-14 protein yang dinamai hemaglutinin. Virus ini juga memiliki neurarninidase yang berperan kunci dalam memungkinkanmeringkaskan penyebab penyakit sel-I. elusi progeni yang baru terbentuk dari sel yang terinfeksi. Jika Polidistrofi pseudo-Hurler adalah penyakit genetik lainyang berkaitan erat dengan penyakit sel-I. Penyakit ini lebihringan, dan pasien dapat bertahan hidup hingga dewasa.Studi-studi mengungkapkan bahwa GlcNAc fosfotransferaseyang terlibat dalam penyakit sel-I memiliki beberapa domain,termasuk satu domain katalitik dan satu domain yang secarakhusus mengenaii dan berinteraksi ciengan enzim lisosom.Diperkirakan bahwa defek pada polidistrofi pseudo-Hurlerterletak di domain yang belakangan, dan keberadaansejumlah aktivitas katalitik enzim tersebut menyebabkangejala penyakit ini menjadi lebih ringan.Defisiensi Genetik Glikoprorein HidroloseLisosom Menyebobkon Penyokir, Seperticr-MonosidosisGlikoprotein, seperti kebanyakan biomolekul lain,mengalami sintesis dan penguraian (yi pergantian).Penguraian rantai oligosakarida glikoprotein melibatkanserangkaian hidrolase lisosom, mencakup cr-neuraminidase,

/BAB 46: GtIKOPROTEIN 559Tabel46-17. Cambaran utama beberapa penyakit H. pylori(mis., cr-manosidosis, p-manosidosis, fukosidosis, Bagian dalamsialidosis, aspartilglukosaminuria, dan penyakit (lumen) lambungSchindler) akibat defisiensi glikoprotein hidrolasel Sel epitel yang melapisi lambungrNomor MIM: o-manosidosis, 248500; p-manosidosis, 248510; fukosidosis, Gambar 46-15. Pelekatan Helicobacter pylori pada sel epitel lam-230000; sialidosis, 256550; aspartilglikosanrinuria, 208400; penyakit bung. Alrdesin, suatu protein yang terdapat di ekor H. pylori berin-Schindler,609241 teraksi dengan dua glikan berbeda (struktur diperlihatkan di bawah) yang terdapat di glikoprotein pada permukaan sel epitel Iambung.proses ini dihambat, penyebaran virus akan jauh berkurang. lni menjadi tempat perlekatan bakteri. Kemudian bakteri mengelu-Inhibitor enzim ini (mis. zanamiviq oseltamivir) kini tersedia arkan berbagai nrolekul misalnya amonia yang berperan memicuuntuk digunakan dalam mengobati pasien infuenza. terjadinya tukak. (A) NeuAco2,3Calp1,4-Protein (Neuraminil- galaktosa); (B) Fuccr1,2 Calp1,3 C lcNAc-protein (substansi Lewists). HIV-I, yang oleh sebagian besar orang diperkirakan (Diproduksi ulang dengan izin dari Murray RK. Clycoproteins: cru' cial molecules in many drseases. Clycosci Nutr 2003;4(B):3).menyebabkan AIDS, melekat pada sel mela.lui salah satu bronkiolus sebagai tempat yang cocok untuk berkembanggiikoprotein permukaan (gp 120) dan menggunakan biak.glikoprotein permukaan lainnya (gp 41) untuk rnenyatu CONTOH BARU PENTINGNYA GI.IKOPROTEIN DATAM PROSESdengan membran sel pejamu. BIOTOGIS KINI MULAI DIUNGKAP OIEH GTIKOMIKA Helicobacter Hlari diyakini menjadi penyebab utama Riset-riset terakhir di banyak bidang menunjukkan bahwauikus pepdk. Studi-studi telah membuktikan bahwa bakteri glikoprotein berperan penting di beragam bidang. Hanyaini berikatan dengan paling tidak dua glikan berbeda yang tiga contoh yang dikemukakan di sini.terdapat pada permukaan sel epitei lambung (iihat Gambar46-15). Hal ini memungkinkan bakteri ini melekat dengan Glikoprotein notch, yang mengalami O-fukosilasi distabil pada dinding lambung, sementara sekresi amonia residu serin dan treonin, berperan penting dalam prosesdan molekul lain selanjutnya oleh bakteri ini diperkirakan perkembangan tertentu. Thansfirsi trombosit seringkali penting dilakukan padamemicu ulserasi. Demikian juga, banyak bakteri yang menyebabkan diare situasi klinis tertentu. Sayangnya, usia trombosit daiarn sirkulasi akan memendek setelah proses pengumpulan, pembekuan,juga diketahui melekat pada sel di permukaan usus melaluiglikan yang terdapat dalam glikoprotein atau glikolipid. dan transfusi. Hal ini disebabkan oleh berkumpulnya Penyebab mendasar fibrosis kistik (CF) adalah mutasi kompleks reseptor faktor r.on Wiilebrand pada permukaan trombosit sehingga trombosit yang ditransfusikan cepatdi gen yang menyandi CFTR (lihat Bab 40). Masalah utama dibersihkan dari darah. Galaktosilasi enzimatik trombosit yangpada penyakit ini adalah infeksi paru berulang oleh bakteri telah didinginkan terbukti dapat mencegah pengelompokansepefii keudomonas aeruginosa. Pada CF, terjadi dehidrasi sehingga memperlama usia trombosit.relatif sekresi saluran napas akibat perubahan komposisielektrolit akibat mutasi di CFTR. Misalnya misalnya bakteri, Babi merupakan hewan yang cocok sebagai sumber organ (mis. jantung) untuk ditransplantasi ke manusiaseperti ? aeruginosa melekat pada rantai gula pada musindan mencari lingkungan yang mengalami dehidrasi ini pada

560 / BAGIAN Vl:TOPIK KHUSUS . Rantai oligosakarida glikoprotein terkait-O disintesis(xenotransplantasi). Sayangnya, adanya residu galaktosa ---+ secara bertahap berupa penambahan gula yangcr-l,3-galaktosa di permukaan sel babi merupakan kendala'besar dalam xenotransplantasi karena pada manusia, yang didonasikan oleh gula nukleotida dalam reaksi yangtidakmemiliki epitop ini membentukantibodi terhadap residu dikatalisis oleh glikoprotein glikosiltransferase spesifik.galaktosa ini. Oleh karena itu, upaya untuk menternakkanbabi dengan gen untuk ct-l,3-galaktosiltransferase (yang . Sebaliknya,biosintesisglikoproteinterkait-Nmelibatkanberperan dalam penambahan epitop) y\".tg diknoch-out suatu dolikol-P-P-oligosakarida spesifik dan berbagai glikosidase. Bergantung pada glikosidase dan proteindengan teknik genetik sedang dilakukan. prekursor yang disintesis oleh suatu jaringan, dapat terbentuk oligosakarida terkait-N tipe kompleks, hibrid, Laju riset dalam glikomika mengalami akselerasibermakna. Riset di masa lalu terkendala karena kurangnya atau kaya-manosa.ketersediaan teknik yang memadai untuk menentukanstruktur glikan. Namun, kini tersedia berbagai teknik . Glikoprotein berperan dalam banyak proses biologis. Contohnya, protein ini ditemukan berperan utamayang memadai (lihat Tabel 46-3). Bersama dengan teknik-teknik genetik baru (mis. knock-out dan knoch-down dengan dalam pembuahan dan peradangan.menggunakan molekul RNAi), dipastikan bahwa riset di . Telah dikenal sejumlah penyakit yang berkaitanbidang ini akan mengungkapkan banyak interaksi biologispenting baru yang bergantung pada gula serta berguna untuk dengan kelainan sintesis dan penguraian glikoprotein. Glikoprotein juga berperan dalam banyak penyakit lain,mengembangkan obat dan terapi lain. termasuk influenza, AIDS, dan artritis reumatoid.RINGKASAN . Kemajuan dalam bidang baru glikomika kemungkinan. Glikoprotein adalah protein yang tersebar luas-dengan besar akan memberi banyak informasi baru tentang peran gula dalam keadaan sehat dan sakit serta berguna beragam fungsi-dan mengandung satu atau lebih rantai untuk mengembangkan obat dan jenis terapi lainnya. karbohidrat yang diikat secara kovalen. REFERENSI. Komponen karbohidrat pada suatu glikoprotein berkisar Brockhausen I, Kuhns V. Glycoproteins and Human Disease. dari lo/o hingga lebih dari 85o/o beratnya dan dapat membentuk struktur sederhana atau kompleks. Chapman &.HalI, 1997 Helenius A, Aebi M. Roles of Nlinked glycans in the endoplasmic. Paling tidak rantai oiigosakarida tertentu pada reticulum. Ann Rev Biochem 2004;73:1079 glikoprotein menyandi informasi biologis; rantai-rantai Hoffmeister KM, et al. Glycosilation restores survival of chilled ini juga penting bagi glikoprotein daiam memodulasi kelarutan dan kekentalannya, dalam melindungi diri blood platelets. Science 2003;301:1531 terhadap proteolisis, dan dalam aktivitas biologisnya. Kornfeld R, Kornfeld S. Assembly of asparagine-iinked. Struktur rantai oligosakarida dapat diungkapkan dengan oligosaccharides. Ann Rev Biochem 1985'54:631 gas-liquid chromdtogra?hl, spektrometri massa, dan Lowe JB, Marth JD. A genetic approach to mammalian glycan spektrometri NMR resolusi-tinggi. function. Ann Rev Biochem 2003;72:643. Glikosidase menghidrolisis ikatan spesifik di Michele DE, Campbell KP Dystrophin-glycoproteins complex: oligosakarida dan digunakan untuk mengeksplorasi post-translational processing and dystroglycan function. Biol struktur dan fungsi glikoprotein. Cher;' 2003:278:15457. Ramasamy R, et al. Advanced glycosilation end products and RAGE:. Lektin adalah protein pengikat karbohidratyang berperan a common thread in aging, diabetes, neurodegeneration, and dalam perlekatan sel dan banyak proses biologis lain. infl ammation. Glycobiology 2005; 1 5 : 1 6R. Kelas utama glikoprotein adalah terkait-O (melibatkan Roseman S. Re{lections of glycobiology. J Biol Chem satu OH serin atau treonin) terkait-N (melibatkan N 2001276:41527. Schachter H: The clincal relevance on glycobiology. J Clin Invest gugus amida asparagin), dan terkait-glikosiifosfatidilin- ositol (GPI). 2001; 108: 1579. Science 2001;21 (5512):2263. (Jurnal edisi ini menyajikan bagian. Musin adalah suatu kelas glikoprotein terkait-O yang khusus dengan judul Karbohidrat dan Glikobiologi. Bagian ini terdistribusi pada permukaan sel epitel saluran cerna, menyajikan artikel mengenai sisntesis, penentuan struktural, napas, dan reproduksi. dan lungsi molekul yang mengandung gula dan peran glikosilasi pada sistem imun.). Retikulum endoplasma dan aparatus Golgi berperan besar dalam reaksi glikosilasi yang terlibat dalam biosintesis glikoprotein.

BAB 46: GLIKOPROTEIN I 561Scriver CR et al (editors): The Metabolic and Molecukr Bases of TaylorME,DrickamerK: In*oductiontoGlycobiology. ColdSpringInherited Disease, 8th ed. McGraw-Hill, 2001. (Berbagai bab Harbor Laboratory Press, 2003.yangdalam buku tela ini memberikan cakupan topik-topik Varki A et al (editors): Essentials of Glynbiology. Cold Spring Harbormendalam, seperti penyakit sel-I dan kelainan degradasi LaboratoryPress, 1999.glikoprotein.) \TinchesterB: Lysosomal metabolism ofglycoproteins. GlycobiologrSharon N, Lis H: History of lectins: from hemagglutinins to 2005;15:1R.biological recognition molecules. Glycobiology 2004;14:53R.Spiro RG: Protein glycosylation: nature, distribution, enzymaticformation, and disease implications of glycopeptide bonds.Glycobiology 2002;12 ;43R.