Quartz 4

Oligosaccharides

4 min read

Oligosaccharides

Oligosaccharide는 단백질 Glycosylation에서 단백질에 부착되는 탄수화물 사슬이다. ER과 Golgi에서 protein modification의 핵심 구성요소이다.

N-linked Oligosaccharides

Precursor Oligosaccharide 구조

조성:

  • 총 14개의 sugar 잔기
    • N-acetylglucosamine (GlcNAc): 2개
    • Mannose (Man): 9개
    • Glucose (Glc): 3개

Core region:

  • 5개의 sugar로 구성
  • 많은 glycoprotein에서 보존됨
  • Golgi에서의 광범위한 trimming 후에도 남아있음

합성과 Transfer

합성 위치:

  1. Cytosol 측면 (ER membrane):

    • Sugar가 하나씩 dolichol에 추가
    • Nucleotide (UDP 또는 GDP)-sugar intermediate가 donor로 작용
    • (Man)₅(GlcNAc)₂까지 합성

  2. ER lumen 측면:

    • Lipid-linked oligosaccharide가 flip됨
    • Dolichol-P-glucose와 dolichol-P-mannose로부터 나머지 sugar 추가
    • 완성된 14-sugar oligosaccharide 형성

Transfer to protein:

  • Oligosaccharyl transferase가 완전한 oligosaccharide를 한 번에 transfer
  • Target: Asparagine 잔기 (Asn-X-Ser/Thr sequence)
  • 단백질이 ER로 들어오는 즉시 발생

Oligosaccharide의 기능

1. Protein Folding Monitor

Glucose trimming과 folding:

  1. Initial trimming: ER glucosidase가 2개의 glucose 제거 → 1개의 terminal glucose 남음
  2. Recognition: Singly glucosylated oligosaccharide를 Calnexin and Calreticulin이 인식
  3. Final glucose removal: Glucosidase가 마지막 glucose 제거
  4. Quality check:
    • 올바르게 접혔으면 → ER 빠져나감
    • 불완전하게 접혔으면 → Glucosyl transferase가 glucose 재부착

Glucosyl transferase의 역할:

  • 불완전하게 접힌 단백질을 선택적으로 인식
  • Terminal glucose를 UDP-glucose로부터 transfer
  • 단백질의 calnexin/calreticulin과의 재결합 유도
  • 완전히 접힐 때까지 cycle 반복

2. Degradation Signal

Mannose trimming:

  • ER-resident mannosidase가 천천히 terminal mannose 제거
  • 단백질이 ER에서 보낸 시간을 측정하는 timer
  • Trimmed oligosaccharide는 degradation signal로 인식됨

Mechanism:

  • 빠르게 접히는 단백질: Mannosidase가 작용하기 전에 ER 빠져나감
  • 느리게 접히는 단백질: Mannose가 제거됨 → ERAD로 향함
  • ER lumen의 lectin이 trimmed oligosaccharide 인식

3. Tag System

Oligosaccharide는 단백질의 상태를 표시하는 tag로 작용:

상태 표시:

  • Newly synthesized: 2 glucose 잔기
  • Folding intermediate: 1 glucose 잔기
  • Properly folded: 0 glucose 잔기
  • Misfolded/long retention: Reduced mannose 수

O-linked Oligosaccharide

특징

  • Serine, threonine의 hydroxyl 그룹에 부착
  • N-linked보다 덜 흔함
  • 첫 번째 sugar는 ER에서 추가
  • 이후 처리는 Golgi에서

Glycosphingolipids

  • Ceramide에 oligosaccharide 추가
  • Golgi에서 형성
  • Plasma membrane의 noncytosolic leaflet에 위치

Processing 경로

ER에서:

  1. Precursor oligosaccharide transfer
  2. Glucose trimming (2개 제거)
  3. Quality control cycle (glucose 추가/제거)
  4. Mannose trimming (느린 과정)

Golgi에서:

  • 광범위한 modification
  • Extension
  • Trimming
  • 다양한 oligosaccharide 구조 생성

생물학적 중요성

Essential functions:

  • Protein folding quality control
  • Protein stability
  • 세포 인식과 signaling
  • 면역 반응
  • Protein trafficking

Clinical relevance:

  • Glycosylation defect는 심각한 질병 유발
  • Congenital disorders of glycosylation (CDG)
  • 신경계, 간, 신장 이상

관련 개념

Graph View

Backlinks