GDP-mannoosikuljettaja

GDP-mannoosikuljettajat ovat kalvoproteiineja, jotka kuljettavat nukleotidisokeri GDP-mannoosia eli guanosiinidifosfaattimannoosia solulimasta Golgin laitteen solukalvon läpi itse Golgin laitteen sisään. Nukleoditisokerikuljettajia on erilaisia ja jokainen niistä on erikoistunut määrättyyn nukleotidisokeriin. GDP-mannoosikuljettajat kuuluvat siis yhtenä alalajina niihin ja niitä tavataan pääasiassa alkueläimillä ja hiivoilla, esimerkiksi ihmisillä niitä ei ole. GDP-mannoosia käytetään substraattina glykosylaatiossa, joka tapahtuu pääosin Golgin laitteessa. Glykosylaatio on riippuvainen näistä kuljettajista ja glykosylaatiossa syntetisoidaan proteiineista ja erilaisista sokereista glykoproteiineja, proteoglykaaneja ja glykolipideja.

GDP-mannoosikuljettajien rakenne

Yleensä eri lajeilla on yksi GDP-mannoosikuljettaja tyyppi, mutta niitä voi olla myös parikin erilaista, kuten Aspergillus nidulans tai Cryptococcus neoformans -hiivoilla on.  Kaikkia Golgin laitteen solukalvon GDP-mannoosikuljettajien rakenteita ei ole tutkittu, mutta tiedetään että Cryptococcus neoformans ja Saccharomyces cerevisiae -hiivoilla ne koostuvat noin 400 aminohaposta. S. cerevisiae ja C. neoformans -hiivojen GDP-mannoosikuljettajat ovat aminohappotasoltaan noin 50 prosenttisesti identtiset. S. cerevisiae -hiivalla GDP-mannoosikuljettajan rakenne koostuu kymmenestä alfa-heliksistä, jotka ovat kiinnittyneet lyhyillä silmukoilla toisiinsa.

GDP-mannoosikuljettajien toimintamekanismi

GDP-mannoosia kuljetetaan Golgin laitteen sisään GDP-mannoosikuljettajien avulla ja samalla Golgin laitteesta eritetään GMP:tä (guanosiinimonofosfaatti) ulos myös GDP-mannoosikuljettajilla. Mannoosia voidaan käyttää substraattina glykosylaatiossa, kun glykosyltransferaasi-entsyymi on ensin irrottanut GDP:n (guanosiinidifosfaattimannoosin) ja mannoosin erilleen GDP-mannoosista Golgin laitteen sisällä. Mannoosia voidaan reaktion jälkeen käyttää glykosylaatioon, mutta GDP:een biokemikaalinen reaktio jatkuu edelleen. Golgin solukalvoon kiinnittynyt nukleotididifosfataasi-entsyymi irrottaa fosfaatin GDP:stä ja muuntaa sen GMP:ksi (GDP <=> GMP + Pi). GMP ja fosfaatti eritetään Golgin laitteesta ulos.
GDP-mannoosi on negatiivisesti varautunut molekyyli ja tarvitsee siksi kuljettajan. Lisäksi konsentraatiogradientti erot muodostuvat Golgin laitteen ja soluliman välillä, kun GDP-mannoosia kuljetetaan Golgin laitteeseen. GDP-mannoosin Golgin laitteeseen tuominen hankaloituu, koska GDP-mannoosia siirretään konsentraatiogradienttia vastaan, kun sen pitoisuus lisääntyy Golgin laitteen sisällä. Tämän seikan vuoksi GMP:tä eritetään Golgin laitteesta solulimaan. GPD-mannoosikuljettajan sisäosa on positiivisesti varautunut, mikä edesauttaa GDP-mannoosin kiinnittymistä siihen, eli sen affiniteetti kasvaa GDP-mannoosia kohtaan. GDP-mannoosinkuljettajan konformaatio muutoksien avulla se kykenee avautumaan joko soluliman puoleisesti (GDP-mannoosia otetaan sisään) tai Golgin laitteen puoleisesti (GMP:tä eritetään ulos).

GDP-mannoosikuljettajat uusien lääkkeiden kohteina

Nisäkkäiltä puuttuu GDP-mannoosikuljettajat, jolloin GDP-mannoosikuljettavat ovat oiva kohde alkueläin parasiittejä tai taudinaiheuttaja hiivoja vastaan, koska niiden toiminnan estäminen ei haittaa isäntäeläintä. Alkueläimet ja hiivat käyttävät näitä kuljettajia mannoproteiinien muodostukseen, jolloin niiden synteesin estäminen voi aiheuttaa taudinaiheuttajien taudinaiheutus- tai elinkyvyn menettämisen, koska siten niiden kasvu ja kapselin muodostuminen heikentyy. Mutaatio- ja hiirikokeiden avulla on selvitetty, että osa taudinaiheuttaja hiivalajeista eivät pystyneet kasvamaan normaalisti ilman näitä kuljettajia ja niiden taudinaiheutuskyky heikkeni.