U glikozaminoglikani, također poznat kao mukopolisaharida, su ugljikohidratne strukture, uz strukturalnu funkciju biomolekula koje mogu biti prvenstveno nalazi u vezivnom tkivu, koštano tkivo, međustanične okoliša i epitelnog tkiva. Oni su dugački lanci složenih polisaharida ili proteoglikana, a sastoje se od ponavljajućih jedinica disaharida.
Glikozaminoglikani su jako polarni i imaju sposobnost privlačenja vode, što ih čini idealnim za biološke funkcije koje obavljaju. Upotrebljavaju se i kao maziva ili za apsorbiranje udara. Svaka se sastoji od heksozamina i heksoze ili hijaluronske kiseline.
Struktura glikozaminoglikana
karakteristike
Glikozaminoglikani su najveća komponenta izvanćelijskog matriksa molekula u životinjskim tkivima i imaju temeljnu ulogu u različitim fiziološkim događajima. Ove spojeve ne možemo pronaći samo u kralježnjacima, već i kod mnogih beskralješnjaka. Njegova funkcija je očuvanje u životinjskom carstvu.
Nekoliko sulfatiranih struktura heparina, glikozaminoglikana koji se nalazi u jetri, koži i plućima, može se naći u različitim vrstama organizama, od najprimitivnijih do ljudskih bića. To određuje njihovo aktivno i temeljno sudjelovanje u biološkim procesima.
U slučaju hijaluronske kiseline u ljudskom tijelu nalazimo je u pupčanoj vrpci, vezivnom tkivu, sinovijalnoj tekućini, hrskavici, krvnim žilama i staklastom humoru (želatinozna masa koja se nalazi između leće i mrežnice u oku); dok u prirodi postoji samo u mekušcima.
Druga je razlika u tome što hondroitin sulfat u tijelu postoji u koštanim tkivima i hrskavicama, dok se kod drugih manje razvijenih životinja on nalazi u ograničenoj mjeri, ovisno o strukturalnoj složenosti pojedinca i povezanosti s određenim funkcijama.
Prisutnost glikozaminoglikana
U prirodi nalazimo glikozaminoglikane (GAG) s temeljnim funkcijama u staničnom rastu, njihovoj diferencijaciji, staničnoj migraciji, morfogenezi i virusnim ili bakterijskim infekcijama.
Kod kralježnjaka su glavni glikozaminoglikani heparin ili heparin sulfat, hondroitin sulfat, dermatan sulfat i hijaluronska kiselina. Sve ove GAG-ove potvrđuju lanci koji zamjenjuju jedinice amino šećera i hijaluronske kiseline, što može biti glukuronska kiselina ili iduronska kiselina.
S druge strane, jedinice amino šećera mogu biti N-acetilglukozamin ili N-acetilgalaktozamin.
Iako su građevinski blokovi GAG-a obično isti, polisaharidi, repetitivne linije lanca heparina i hondroitin-sulfata zahtijevaju značajan stupanj strukturne varijacije.
To je zbog stalnih modifikacija koje uključuju sulfatiranje i epemerizaciju uronata, što predstavlja osnovu širokog spektra struktura s biološkim aktivnostima povezanim s GAG-ovima.
Prisutnost ovih biomolekula u prirodi, i u kralježnjaka i u beskralježnjaka, dobro je dokumentirana. Suprotno tome, GAG nisu nikad pronađeni u biljkama.
U nekim lancima bakterija primjećuju se sintetizirani polisaharidi s istom strukturom stupova GAG-a, ali ti slični polisaharidi nisu vezani za jezgre proteina i stvaraju se samo na unutarnjoj površini citoplazmatske membrane.
U slučaju GAG-a u životinjskim ćelijama, oni se dodaju u proteinske jezgre i tvore proteoglikane. Dakle, bakterijski polisaharidi su različiti.
Postoji velika strukturna raznolikost u GAG-ovima koji pripadaju kralježnjacima. Od riba i vodozemaca do sisavaca, struktura ovih biomolekula izrazito je raznolika.
Biosinteza strukturnog kompleksa GAG je regulirana i različiti obrasci sulfacije formiraju se u određenom organu i tkivu, privremeno tijekom rasta i razvoja.
Zapravo, mutacijski nedostaci u mnogim genima biosintetskih enzima GAG-a imaju ozbiljne posljedice u organizmu kralješnjaka. To je razlog zašto izraz GAG-ova i njihovih specifičnih sulfatnih struktura igraju temeljnu ulogu u životu.
Funkcije glikozaminoglikana
Njihova je funkcija ključna jer su oni osnovni sastojci vezivnog tkiva, a lanci GAG-a povezani su kovalentnim vezama s drugim proteinima kao što su citokini i hemokini.
Još jedna karakteristika je da su povezani s antitrombinom, proteinom povezanim s procesom koagulacije, pa mogu inhibirati tu funkciju, što ih čini neophodnim u slučaju liječenja tromboze, na primjer.
To je također zanimljivo na području istraživanja raka. Sposobnošću inhibiranja vezanja proteina GAG može se zaustaviti proces ove bolesti ili drugih, kao što su upalni procesi i zarazne bolesti, gdje GAG djeluju kao receptori za neke viruse, poput denge, tipa flavivirusa.
GAG-ove također pripadaju tri komponente dermisa, sloju smještenom ispod epiderme kože, zajedno s kolagenom i elastinom. Ta tri elementa tvore sustav poznat kao izvanćelijski matriks, koji omogućava, između ostalog, regeneraciju tkiva i eliminaciju toksina iz tijela.
GAG-ove su tvari koje privlače vodu u dublje slojeve kože. Jedan od najpoznatijih glikozaminoglikana je hijaluronska kiselina, prisutna u mnogim proizvodima protiv starenja i njege kože. Ideja ovih krema, losiona i tonika je da povećaju hidrataciju u koži smanjujući bore i izrazne linije.
Osim što mogu zadržati vodu, GAG-ovi imaju i visoku viskoznost i nisku kompresiju, što ih čini idealnim za zaštitu zgloba kostiju u zglobovima.
Zbog toga su prisutni u sinovijalnoj tekućini, zglobovima hrskavice, srčanim zalistacima (kondroitin sulfat, najzastupljeniji GAG u tijelu), koži, plućnim arterijama i u jetri (heparin koji ima antikoagulansku funkciju), tetivama i plućima (dermatan sulfat) i rožnice i kosti (kerattan sulfat).
Reference
- Evolucija glikozaminoglikana. Usporedna biokemijska studija. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
- Posebno izdanje "Glikozaminoglikani i njihova mimetika". Oporavak s mdpi.com.
- Manipulacija makromolekula stanične površine flavivirusima. Robert Anderson, napredak u istraživanju virusa, 2003. Oporavilo od sciencedirect.com.
- Kolagen, Elastin i Glikozaminoglikani. Oporavak od justaboutskin.com.