Białka 3

Wydział Lekarski

Akademia Medyczna 

we Wrocławiu 

Wykład z biochemii 

 

 

Glikacja białek

Produkty zaawansowanej glikacji (advanced glycation end-

products, 

AGE

) tworzą się podczas spontanicznych reakcji aldehydów 

i białek, kumulują się w tkankach i modyfikują wiele ważnych białek. 

Nie-enzymatyczna glikozylacja zwana glikacją odgrywa 

zasadniczą rolę w chorobach związanych z cukrzycą (diabetes) i 

procesami starzenia 

(Thornalley 1998).

 

Ogólnie reakcje glikacji nazywane są reakcjami 

Maillarda

 od 

nazwiska francuskiego uczonego - Louis Camille Maillarda, który w 

1912 roku pierwszy raz zaobserwował reakcję między białkiem a 

cukrem.

Produkty glikacji są bardzo heterogenne i tylko kilka z nich do 

tej pory zidentyfikowano, np. pentozydyna, karboksymetylolizyna, 

argpirymidyna. W praktyce nie ma testu na rutynowe laboratoryjne 

wykrywanie AGE w płynach ustrojowych. 

Obecnie uważa się, że glikacja jest procesem fizjologicznym, 

gdyż w organizmie na powierzchni komórek znajdują się receptory dla 

AGE, czyli 

RAGE

. Nadmierna glikacja jest zjawiskiem patologicznym.

AGE są degradowane w lizosomach do mniejszych cząsteczek, 

usuwanych następnie przez nerki.

 

 

Właściwości biochemiczne produktów 

Właściwości biochemiczne produktów 

glikacji

glikacji

Charakterystyczna żółto-brązowa barwa, 
absorbcja światła o długości fali 290 – 370 nm

Fluorescencja w zakresie 350 – 570 nm (E

x

= 

295 – 370nm)

Tworzenie nierozpuszczalnych agregatów 
przez białkowe usieciowane AGE 

Oporność białkowych AGE na działanie 
proteaz

 

 

  

Tworzenie się zaawansowanych produktów 

glikacji

CHO

OH

H

CH

3

OH

OH

H

H

HO

H

CH

2

NHR

H

COR

HC

OH

H

CH

3

OH

OH

H

H

HO

H

N

C

H

2

H

2

C

CH

2

H

2

C

H

2

C

CH

2

NH

2

NHR

H

COR

H

2

C

C

H

CH

3

OH

OH

H

H

HO

H

N

C

H

2

H

2

C

CH

2

NHR

H

COR

AGEs

Schiff base 
formation

Amadori
rearangement

Secondary

reactions

glucose

(reducing

carbohydrate)

protein

(lysine
moiety)

O

Schiff 
base

Amadori

product

 

 

białko

produkt 

Amadoriego

niezidentyfikowa

ne    połączenia

piralina

zasada 

Schiffa

glukoza

N

H

N

N

N

H

+

pentozydyna

O

H

O

O

H

OH

O

H

OH

NH

2

OH

OH

OH

OH

OH

H

N

OH

O

OH

OH

OH

H

N

H

NH

2

CH

2

R1

O

O

O

R1

H

O

O

2

-

H

2

O

2

N

CH

2

OH

OHC

GLIKOWANE 

BIAŁKO

WCZESNE 

PRODUKTY

GLIKACJI

AG

E

reaktywne 
produkty 
pośrednie

Mechanizm tworzenia AGE

 

 

Najwa

Najwa

ż

ż

niejsze z 

niejsze z 

poznanych

poznanych

 struktur AGE

 struktur AGE

 

 

N

H

N

N

N

Arg

Liz

+

N

CH

2

OH

Liz

CHO

N

N

O

H

OH

N

H

N

H

Arg

Liz

O

N

H

O

H

Liz

N

N

Liz

Liz

X

+

N

N

CH

3

OH

CH

3

N

H

N

H

O

O

H

X

N

H

C

H

2

COOH

Arg

C

H

2

N

H

COOH

Liz

pentozydyna

piralina

cypentozydyna

argpirymidyna

GOLD glioksal X=H dimer

MOLD metyloglioksal X=CH

2 

dimer

ALI 

Arg-Liz-imidazol

CEL

karboksyetylolizyna

CML

karboksymetylolizyna

CMA

karboksymetyloarginina

C

H

N

H

COOH

Liz

CH

3

Fluorescencyjne/usieciowane

niefluorescencyjne/nieusieciowane

 

 

AGE fluorescencyjne/Usieciowane

 

 

AGE niefluorescencyjne /nieusieciowane

 

 

Cukier

+ RNH

2

- RNH

2

Zasada Schiffa

Przegrupowanie

 

Amadoriego

Produkt 

Amadoriego

AGEs

Produkty pośrednie szlaku 

glikolitycznego (np. aldehyd 

3-fosfoglicerynowy)

Produkty utleniania 

tłuszczy 

(metyloglioksal, 

glioksal)

Utrata pełnionych 

funkcji przez 

uglikowane białka

Tworzenie 

przeciwciał 

anty-AGE

Sprzyjające warunki odkładania się AGE

Sprzyjające warunki odkładania się AGE

Oddziaływanie      

z komórkowymi 

receptorami      

(RAGE), aktywacja 

szlaków 

komórkowych

Reaktywne produkty 

pośrednie

Reaktywne produkty 

pośrednie

 

 

Skutki glikacji w organizmie

AGEs

   neuropatia   

makroangiopatia

katarakta

retinopatia

nefropatia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Receptory produktów glikacji 

Produkty glikacji oddziałują na komórki przez receptory. 

Najlepiej poznanym jest 

RAGE

 (Receptor for AGE). 

Inne to receptory 

zmiatające

 (scavenger receptors), których 

zadaniem jest endocytoza zmodyfikowanych cząsteczek LDL. 
Są obecne na komórkach Kupffera i śródbłonku wątroby, a RAGE 
na makrofagach. 

Innym receptorem jest 

galektyna 3

, wiążąca wiele ligandów, 

odgrywająca istotną rolę w odpowiedzi immunologicznej. 

Kolejnym jest 

80K-H

, substrat kinazy C, po związaniu z AGE 

może brać udział w przekazywaniu sygnału, po wcześniejszej 
aktywacji innego receptora AGE, np. RAGE. 

Kolejnym jest 

OST-48

 (oligosaccharyl transferase complex 

protein 48), pełni też rolę transferu wysokomannozowego 
oligosacharydu z donora do receptora asparaginowego w 
reticulum endoplazmatycznym. 

 

 

C’

C

V

ligand

cytozol

Aktywacja 
komórki

Błona 
komórkow
a

Białko 
laktoferyno-
podobne

I

II

III

Schemat budowy receptora 
dla AGE (RAGE)

I - domena 
zewnątrzkomórkowa,

II - domena kotwicząca 
białko w błonie 
komórkowej,

III - domena cytosolowa

 

 

Typy receptorów AGEs

(Miyazaki A. TCM,2002,12:258-

(Miyazaki A. TCM,2002,12:258-

262).

262).

 

 

Zróżnicowane izoformy RAGE 

(Di

(Di

n

n

g Q.,Biochim.Biophys.Acta, 2005, 1746: 18-27).

g Q.,Biochim.Biophys.Acta, 2005, 1746: 18-27).

 

 

-   RAGE należą do rodziny receptorów immunoglobulinowych.
- RAGE należą do receptorów multiligandowych, oddziaływują z całą klasą 
produktów glikacji. 
-    W  warunkach  homeostazy  są  syntetyzowane  w  niewielkiej  ilości  na 
wielu  rodzajach  komórek,  w  tym  na  komórkach  śródbłonka,  mięśni 
gładkich,  komórkach  fagocytujących,  a  także  na  komórkach  układu 
nerwowego.

-    Liczba  RAGE  zwiększa  się  podczas  wzmożonej  aktywności  komórek,  w 
warunkach  stresu,  podczas  stanu  zapalnego,  w  chorobie  Alzheimera,  w 
cukrzycy    (obserwuje  się  zwiększoną  syntezę  RAGE  w  śródbłonku, 
komórkach mięśni gładkich, w makrofagach i monocytach przenikających 
tkanki w układzie naczyniowym). 

-    Wzmożona  synteza  RAGE  jest  wywołana  zwiększoną  ilością  AGE,  co 
wyjaśnia  związane  z  tym  narastające  dysfunkcje  komórek  w  sytuacji 
patofizjologicznej,  takiej  jak  komplikacje  cukrzycowe,  zaburzenia 
funkcjonowania komórek. 
-  RAGE  wyizolowano  jako  kompleks  dwóch  białek  o  masie  45  kDa  – 
właściwy receptor i 80 kDa – białko laktoferynopodobne. Receptor 45 kDa 
składa 

się 

z 

trzech 

domen: 

320-aminokwasowej 

domeny 

zewnątrzkomórkowej,  21-aminokwasowej  domeny  kotwiczącej  białko  w 
błonie komórkowej oraz 43-aminokwasowej domeny cytosolowej pełniącej 
funkcję  przekaźnika  sygnału.  Domenę  zewnątrzkomórkową  tworzą  trzy 
immunoglobulinopodobne  części  –  skrajna  część  „V”  bezpośrednio 
oddziałująca  z  ligandem  i  dwie  części  „C”.  Do  nich  jest  przyłączone 
niekowalencyjnie  wspomniane  białko  laktoferynopodobne,  którego  rola  w 
wiązaniu ligandów do RAGE nie jest do końca wyjaśniona. 

 

 

Oddziaływanie RAGE z amfoteryną

Amfoteryna  to

  wiążące  heparynę,  jądrowe,  niehistonowe  białko, 

występujące również w cytoplazmie komórek mózgowych podczas rozwoju 
zarodkowego oraz w transformowanych liniach komórkowych. Amfoteryna 
wydzielana  na  zewnątrz  komórki  odgrywa  rolę  w  powstawaniu  neuronów, 
oddziaływaniu  komórek  nerwowych  z  komórkami  glejowymi,  oraz  we 
wczesnej fazie różnicowania się komórek. 
W wyniku oddziaływania amfoteryny z RAGE, aktywacji ulegają dwie GTP-
azy z rodziny Rho: Cdc42 i Rac, powodujące przebudowę cytoszkieletu oraz 
ruch komórki.
Zablokowanie  wiązania  amfoteryny  do  RAGE  na  powierzchni  komórek 
mysiego  glejaka  uniemożliwia  przekazanie  sygnału  i  powoduje 
zahamowanie przerzutowania komórek nowotworowych u myszy. 
Obecność  w  ośrodkowym  układzie  nerwowym  oraz  nerwach  obwodowych 
amfoteryny,  jak  też  receptorów  RAGE,  w  ostatniej  fazie  rozwoju  układu 
nerwowego wskazuje, że ich wspólne oddziaływanie może mieć znaczenie 
w  tworzeniu  połączeń  między  nerwami  podczas  prawidłowego  rozwoju 
układu nerwowego. 

 

 

 

 

Aminoguanidynowe inhibitory glikacji

Przeciwutleniacze, np. garcynol, witamina E
Neutralizacja związków karbonylowych, np. 2,3-diaminofenazyna, ALT-946, 

pirydoksamina, karnozyna, acetylo-L-karnityna, aminoguanidyny

Degradacja AGE, np. ALT-711 (4,5-dwumetylotiazolina) (rozcina 
sieciowane białko)

 

 

Ingerencja terapeutyczna w system AGE/RAGE

 

(Myint K.M., Curr.Drug Targets, 2005, 6 :447-452).