Polissacarídeos e Glicobiologia

PolissacarídeosRamificado

Homopolissacarídeos

Não ramificado

Não ramificado, dois monômeros

Heteropolissacarídeos

Ramificado, múltiplos monômeros

Diferem:a) na identidade de seus monossacarídeosb) no comprimento de suas cadeiasc) nos tipos de ligação entre suas unidadesd) no grau de ramificação

Homopolissacarídeos contem apenas um único tipo de monômero, servem como:

•formas de armazenamento de monossacarídeos que são utilizados como combustíveis (amido e glicogênio)•elementos estruturais das paredes das célula vegetais e dos exoesqueletos de animais. (celulose e quitina, ex.)

Heteropolissacarídeos contêm dois ou mais tipos diferentes

•Presentes em:o Paredes celulares das bactériaso Exoesqueletos de insetos

•Em tecidos animais, o espaço extracelular é ocupado por vários tipos de Heteropolissacarídeo, que formam uma matriz que mantém as células juntas e fornece proteção, forma e suporte para células, tecidos e órgãos.

Homopolissacarídeos utilizados como reservas de combustível

(armazenamento energético)Grânulos de amido

Grandes grânulos de amido em umúnico cloroplasto. O amido é feito nocloroplasto à partir de D-glicoseformada fotossinteticamente

Grânulos de glicogênio em hepatócitos (manchas escuras).

Eletromicrografias de grânulos de amido e de glicogênio

Os polissacarídeos armazenamento de mais importantes são:

• o amido em células vegetais •o glicogênio em células animais

Celulose Homopolissacarídeo estrutural

linear,fibrosa, resistente, insolúvel em águaencontrada nas paredes celulares das plantas, constitui grande parte da massa de madeiraalgodão é quase celulose puraligação 14).Estabilizada por pontes de hidrogênio

resíduos de D-glicose apresentam ligação 14).

Estrutura molecular da celulose

Flor do algodão Fibra de algodão vista ao MEV

Glicogênio

(α1→4)

(α1→6)

Ligaçõesα1→4α1→6 (ramificações)

Unidade monoméricaGlicose

Tecidos onde é encontradoFígadoMúsculo

Glicogenina(proteína)

glicose

Conformação das ligações glicosídicas da celulose, amilose e dextran.

Celulose( 14)Glc

Amilose( 1 4)Glc

Dextran( 1 6)Glc, com ramificações( 1 3)

Formas de amido

Não ramificados

Ramificado

A quitina é um homopolissacarídeo linear composto por resíduos N-acetilglucosamina unidos por ligação A diferença da celulose é a substituiçãodo grupo hidroxila em C-2, por um grupo amino acetiladoQuitina forma fibras estendidas semelhantes às da celulose Não pode ser digerida por vertebrados A quitina é o componente principal do exoesqueleto cerca de um milhão de espécies de artrópodes (insetos, lagostas e caranguejos... ) e é provavelmente o segundo polissacarídeo mais abundante, depois da celulose, na natureza.

Quitina

NAcGlc NAcGlc NAcGlc NAcGlc

AmidoHelicóide (em hélice)As ligações -14 faz com que o polissacarídeo assuma conformações helicoidais (amido, amilose, amilopectina e glicogênio)Estrutura curvaCompactaArmazenamento

Grânulos de amido

Unidades de celulose ligadas por ligação 14

PeptídeoglicanosStaphylococcus

aureus

Local de clivagem da lisozima

L-AlaD-GluL-LysD-Ala

Pentapeptídeo de Gly(ligação cruzada)

Extremidade redutora

(b14)

N acetilmurâmicoácido (Mur2Ac)

N-acetilglicosamina(GlcNAc)

Parede celular de bactériasExemplo ao lado gram+3 unidades estruturais:

1. Cadeias NAM-NAG2. Tetrapeptídeos3. Pontes de pentaglicina

(Gram- não tem pentaglicina)Podem ser destruídos pela enzima lisozima (lágrima, saliva)Bacteriófagos também expressam lisozimaTem síntese inibida por penicilina

Agarose

Agarose3) D-Gal ( 1 4) 3,6-anidro-L-Gal2S (1

D-Gal 3,6-anidro-L-Gal2S

( 1 4)

Presente nas paredes celulares de algas do marCopolímero de:

•D-Gal•3,6-anidro-L-Gal2S

Usado na industria de alimentos como espessante(não digerível em humanos, diet!!!)Forma géisUtilizado no laboratório Para separar moléculas de DNA

GlicosaminoglicanosComponentes da matriz extracelularSustentação mecânicaDifusão de moléculasPolímeros lineares unidades repetitivas de dissacaródeosSempre contém

•N-acetil glicosamina•N-acetil galactosamina

Açucares sulfatadosAcúcares com grupamentos de carboxilato (ác carboxílico)Iduronatoglucuronato

GlcA ác. GlicurônicoGlcA2S ác. Glicurônico 2-sulfatoGlcNAc N-acetil glicosaminaGlcNAc6S N-acetil glicosamina 6-sulfatoGalNAc4S N-acetil galactosamina 4-sulfatoGal GalactoseIdoA2S Iduronato 2-sulfato GlcA2S

ou IdoA2SGlcNS3S6S

Heparina15–90 X

Gal GlcNAc6S

KeratanSulfato~25 X

GlcA GalNAc4S

Chondroitina4-sulfato

20-60 X

GlcA GlcNAc

Hialuronato50000 X

glic

osa

min

ogl

ican

os

13

14

13

14

14

13

14

14

GlicoconjugadosFUNÇÕES•Etiquetas de endereçamento; interações célula-célula•Interações célula-matriz•Migração celular coagulação; resposta imune

GlicolipídeosLipídeos onde o grupo-cabeça é um oligossacarídeoAgem como sítios de reconhecimento em interações celulares

ProteoglicanosPresentes na:

•Superfície celular•Matriz extracelular

Contém glicosaminoglicanosOrganizadores dos tecidosMediam atividades de fatores de crescimentoProteína central ligada a glicosaminoglicanos (GAGs)Açúcares são predominantesMoléculas principais da cartilagem

Estrutura geral de um proteoglicano

GlicoproteínasAssociada a oligossacarídeos de complexidade variadaEncontrados:Face externa da membrana plasmáticaVesículas especializadasFormam sitos específicos de reconhecimento onde se ligam proteínas

Proteoglicano de membrana

Heparan sulfato

Condroitinasulfato

Dentro

Fora

domínio NAdomínio S

Sindecana

SindecanaProteína da membrana plasmática

Domínios NA e dominios SS – sulfatados (alta densidade de sulfatos)NA – não modificados

Se alternam ao longo do polissacrídeo

GlcNAc N-acetil glicosaminaGlcA ác. GlicurônicoGlcNS N-acetil sulfatoIdoA Iduronato (ác. Idurônico)

Proteoglicano de tecido conjuntivo

Trissacarídeo de conexão

Condroitina sulfato

N=20-60

O- ligado em resíduo de serina

Proteína central C-terminal

N-terminalHialuronatoMais de 50.000 repetições de dissacarídeos

Queratansulfato

Chondroitinsulfato

Agrecanaproteína cerne

Proteínas de ligação

Interações entre a célula e a matriz extracelular

Filamentos de actina(citoesqueleto)

Integrina

Proteoglicano

Fibronectina

Fibras de colágeno com ligações cruzadas

Membrana plasmáica

Integrinas conectam a matriz extracelular ao citoesqueletomediar a sinalização entre o interior da célulae da matriz extracelularColágeno fibronectina e proteoglicanos compõe a matriz extracelularFilamentos de actina compõe o citoesqueleto da membrana

Como os açúcares se ligam às proteínas

O- ligado N-ligadoOs açúcares se ligam covalentemente às cadeias laterais de aminoácidoLigação a serina ou treonina(OH) O- ligadosLigação à asparagina(C=O.NH2; amida) N-ligados

Lipopolissacarídeo bacteriano (LPS)

Lipidio AEstrutura comumum a maioria das bactérias

Porção centralEstrutura comum a muitas bactérias

Cadeia específicaVáriavel entre diferentes bactérias, é um dos principais determinantes do sorotipo (reatividade imunológica) da bactéria

Kdo -- ác. 3-desoxi-D-manno-octulosonicHep -- é L-D-glicero manoheptoseAbeOAc (abequose) -- 3,6 dideoxyhexose acetilada

Seis ácidos graxos

Alvos primários dos anticorpos produzidos pela resposta imuneSistema imune tem receptor de LPS – resposta imune inataExtremamente pró-inflamatórios

Resumo de polissacarídeos e glicoconjugados

Polissacarídeos

Reserva energética

Estruturais

Homopolissacarídos

Heteropolissacarídos

Paredevegetal

Parede bacteriana

Parede de algas

Exoesqueletos

Glicogênio Amido

Quitina

Matriz extracelular

Glicosaminoglicans (GAGs)

Proteoglicanos

Glicoproteínas

Celulose

Peptídeoglicano

Agarose

Membrana bacterianaLilopolossacarídeo

Copolimeros

Local da inflamação

Fluxo do

sangue

Rolamento

Adesão

Passagem

Linfócito T

Célula do endotélio

Selectina P

Integrina

Glicoproteína ligante de

integrina

Glicoproteína ligante de selectina

Glicídios de superfície na inflamaçãoDiapedese

Diapedese é a passagem de linfócitos da circulação para o tecido conjuntivo frouxo subjacente ao endotélioA inflamação faz com que o endotélio expresse mais integrinas e selectinasA ligação de integrinas e selectinas a glicoproteínas de superfície do linfócito faz com este role sobre o endotélio O passo seguinte é atravessar o endotélio alcançando o tecido conjuntivo

Selectinas são uma família de lectinas membrana plasmática que mediam o reconhecimento e adesão celular- em uma ampla variedade de processos.

Deficiência adesão de leucócitos em seres humanos

Mutação no gene que codifica subunidade da integrinaa conhecida como CD18 é a causa da deficiência adesãode leucócitos em seres humanos, uma doença genéticarara em que os leucócitos não passam para fora dos vasossanguíneos e não chegam aos locais de infecção.Crianças com defeito grave no CD18 normalmentemorrem de infecções antes dois anos de idade.

Funções de oligossacarídeos no reconhecimento e adesão à superfície da célula

Vírus Bactéria Linfócito

Oligossacarídeo

Proteína

Lectina receptora de manose 6-P

Resíduo de Manose 6-P

Golgi TransLisossomo

Oligossacarideos interagem com altaafinidade e especificidade com lectinas

(b) Muitos vírus se ligam a superfície dacélula hospedeira através deoligossacarídeos de membrana comoprimeira etapa da infecção(c) Toxinas bacterianas, como a toxinapertussis, se liga a oligossacarídeos demembrana antes de se entrar na célula(d) Algumas bactérias aderem a célulasanimais atraves dos oligossacarídeospara então infectá-las(e) Selectinas mediam interações célula-célula(f) Manose 6-P é uma etiqueta para oendereçamento de proteínas para olisossomo