Peranan penting polisakarida adalah sebagai penyimpan bahan bakar dan sebagai material struktural, sedangkan peranan utama oligosakarida adalah sebagai pembawa informasi ‘information carrier’. Oligosakarida ini memainkan peranan sentral di dalam pengenalan sel dengan sel, migrasi sel, respon imun, penyembuhan luka, dan fungsi proses seluler. Pada kebanyakan kasus ‘karbohidrat informasi’ berikatan kovalen dengan sebuah molekul protein atau sebuah lipid membentuk glycoconjugate yang merupakan ‘molekul aktif’ secara biologi.
Glycoconjugate merupakan polisakarida atau oligosakarida yang berikatan dengan protein atau peptida ataupun lipid. Polisakarida pada glycoconjugate disusun dari beberapa unit monosakarida yang berbeda. Dengan demikian, polisakarida ini adalah heteroglikan. Pati, glikogen, selulosa, dan kitin adalah contoh polisakarida homoglikan. Heteroglikan muncul pada tiga tipe glycoconjugate yaitu proteoglycan, peptidoglycan dan glycoprotein. Bagaimana penjelasan mengenai masing-masing tipe tersebut?
Proteoglycan
Proteoglycan merupakan makromolekul permukaan sel atau matriks ekstraseluler yang mana satu atau lebih rantai glycosaminoglycan tersulfatkan berikatan kovalen ke sebuah protein membran atau sebuah protein sekret ‘secreted protein’. Rantai glycosaminoglycan dapat berikatan dengan protein ekstraseluler melalui interaksi elektrostatik dengan gugus bermuatan negatif pada polisakarida. Proteoglycan merupakan komponen utama semua matriks ekstraseluler.
Proteoglycan muncul dengan peranan yang beragam, yang paling utama sebagai pengorganizer morfologi jaringan melalui interaksi dengan molakul seperti collagen dan sebagai regulator dari aktivitas protein lainnya khususnya yang melibatkan isyarat (sign). Proteoglycan adalah molekul yang mengandung glycosaminoglycan pada permukaan sel dan matriks ektraseluler. Sel mamalia dapat menghasilkan 40 tipe Proteoglycan. Molekul ini bertindak sebagai jaringan yang terorganizer dan mempengaruhi berbagai macam aktivitas seluler seperti faktor pertumbuhan dan pelekatan ‘adhesion’. Proteoglycan terdiri dari sebuah ‘protein core’ yang berikatan kovalen dengan paling kurang satu glycoaminoglycan yang paling sering adalah keratan sulfat dan atau kondroitin sulfat. Titik pengikatan kovalen adalah sebuah residu asam amino dimana glycosaminoglycan dihubungkan melalui jembatan tetrasaccharide.
Residu Ser umumnya dalam urutan –Ser-Gly-X dan Gly- (dimana X adalah residu asam amino yang lain), meskipun tidak setiap protein yang mempunyai urutan seperti ini terikat glyco-saminoglycan. Rantai glycosaminoglycan dapat berikatan dengan ligan ekstraseluler yang bervariasi dan memodulasi interaksi ligan dengan reseptor spesifik pada permukaan sel.
Banyak Proteoglycan disekresikan masuk ke matriks ekstraseluler, tetapi beberapa merupakan protein integral membran. Proteoglycan matriks ekstraseluler seperti-lembaran ‘sheet-like’ yang mengandung ‘protein core’ (Mr 20.000 sampai 40.000) dan berikatan kovalen dengan beberapa rantai heparan sulfate. Ada dua famili utama Proteoglycan membran heparin sulfat yaitu Syndecan dan glypicans. Syndecan mempunyai domain transmembran tunggal dan sebuah domain ekstraseluler yang berikatan dengan tiga rantai heparan sulfate dan dua chondroitin sulfate (Gambar 72). Glypicans diikatkan ke membran oleh sebuah ‘lipid anchor’ yaitu sebuah turunan lipid membran yang dinamakan phosphatidylinositol.
Glycoprotein
glycoprotein merupakan konjugasi karbohidrat-protein dengan glikan lebih kecil, bercabang, dan lebih bervariasi strukturnya daripada glycosaminoglycan pada Proteoglycan. Beberapa contoh penting dari glycoprotein dilibatkan pada respon imun sebagai contoh antibodi adalah glycoprotein. Karbohidrat yang terikat adalah karbon anomeric melalui ikatan glikosidik ke –OH dari residu Ser atau Thr (O-linked), atau melalui N-glycosyl dihubungkan ke nitrogen amida dari residu Asn (N-linked) (Gambar 73). glycoprotein mempunyai satu atau beberapa oligosakarida yang berikatan kovalen dengan sebuah protein. glycoprotein biasanya ditemukan pada bagian luar membran plasma, pada matriks ekstraseluler dan pada darah. Pada bagian dalam sel glycoprotein ditemukan pada bagian luar membran plasma, pada matriks ekstraseluler dan pada darah. Pada bagian dalam sel glycoprotein ditemukan pada organel spesifik seperti kompleks Golgi, dan lysosome. Bagian oligosakarida dari glycoprotein sangat heterogen. Beberapa glycoprotein mempunyai rantai oligosaka rida tunggal, tetapi kebanyakan lebih dari satu. Karbohidrat mungkin merupakan 1-70% atau lebih dari massa glycoprotein.
Glycoprotein mengandung oligosakarida yang berikatan kovalen dengan residu Ser atau Thr. Glycan pada glycoprotein adalah bercabang dan lebih kecil dari pada glycan pada glycosaminoglycan. Kebanyakan permukaan sel atau protein ekstraseluler adalah glycoprotein sebagai protein yang disekresikan. Oligosakarida yang berikatan kovalen mempengaruhi folding dan stabilitas protein, menyediakan informasi penting tentang protein yang baru disintesa dan memungkinkan pengenalan spesifik oleh protein lainnya.
Kebanyakan protein yang disekresi oleh sel eukariot adalah glycoprotein termasuk kebanyakan protein pada darah. Sebagai contoh immunoglobulin (antibodi) dan hormon tertentu seperti follicle-stimulating hormone, luteinnizing hormone dan thyroidstimulating hormone adalah glycoprotein. Mucin merupakan glycoprotein membran yang mengandung sejumlah besar rantai oligosakarida O-linked (Gambar 74). Mucin hadir pada kebanyakan sekresi, Mucin memberikan lendir dengan karakterisitiknya yang ‘licin’. Sekitar setengah dari semua protein mamalia diglikosilasi dan sekitar 1% dari semua gen mamalia mengode enzim yang terlibat dalam sintesis dan pengikatan rantai oligosakarida ini.
Mucin adalah protein yang dipadatkan oleh glisikosilasi. Domain mucin dalam protein core kaya Thr, Ser dan hidroksiprolin yang memungkinkan terbentuk O-linked Glycans. Sifat glisikosilasi yang tinggi dari mucin membuat protein core mucin resisten untuk proteolisis dan dapat berikatan dengan air. Hal ini memberikan sifat mucin seperti-gel. Mucin juga mengandung daerah kaya Cys yang berperan sebagai crosslingking intermolekul. Mucin juga bergabung dengan membran yang memungkinkan berfungsi sebagai ligan ‘seperti-reseptor’ untuk pengikatan molekul karbohidrat.
Glycolipid dan lipopolisakarida
glycolipid dan lipopolysaccharide adalah komponen membran. Otak dan saraf kaya dengan glycolipid. glycolipid juga berperan sebagai signal transduksi di dalam sel. Gangliosida adalah lipid membran sel eukariot yang gugus kepala polar adalah kompleks oligosakarida yang mengandung sialic acid dan residu monosakarida lain. Beberapa gangliosida berguguskan oligosakarida yang menentukan kelompok darah manusia.
Lipopolisakarida adalah gambaran permukaan dominan dari membran luar bakteri gram-negatif seperti E.coli dan Salmonela typhimurium. Molekul ini adalah target utama dari antibodi yang dihasilkan oleh sistem immun vertebrata untuk merespon infeksi bakteri. Oleh sebab itu, penentuan Serotype dari strain bakteri adalah penting. Serotype adalah strain yang dibedakan berdasarkan sifat antigen. Lipopolisakarida S. typhimurium mengandung enam asam lemak berikatan dengan dua residu glukosamin.
