- Struktura i karakteristike proteoglikana
- Protein
- glukosaminoglikana
- Funkcija
- Funkcije stanica
- Primjeri proteoglikana
- Aggrecano
- Pelecano
- dekorinom
- Reference
Su proteoglikani su glikozilirani proteini, općenito povezane s glikozaminoglikanski supstituenata (GAG) anionski. Obično se nalaze na vanjskoj strani stanične membrane ili "ispunjavaju" izvanstanični prostor, pa su dio mnogih vezivnih tkiva.
Od ovih složenih makromolekula, najviše su se proučavale i analizirale stanice hrskavice u kralježnjaka, jer ekstracelularni matriks u njima sadrži više od 90% suhe mase tkiva koje sačinjavaju, gdje utječu, između ostalog, na otpornost na kompresiju.
Struktura izvanstanične matrice koja čini hijalina hijalina (Izvor: Pogledajte stranicu za autora / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) putem Wikimedia Commons)
Strukturno proteoglikani doprinose organizaciji izvanstanične matrice koja mnogim pojedinačnim tkivima ili stanicama daje njihova najkarakterističnija fizička svojstva. Nadalje, oni su važni za mnoge međućelijske komunikacijske i signalne događaje.
Izuzetno su obilne, sveprisutne (nalaze se u brojnim vrstama stanica) i složene bjelančevine, čije biološke funkcije i biokemijska svojstva u osnovi proizlaze iz svojstava njihovih ugljikohidratnih komponenti, koje imaju veliku sposobnost hidratacije.
Oni aktivno sudjeluju u međućelijskoj komunikaciji, u procesima adhezije i migracije, a također su uključeni u razvoj različitih tkiva u životinja, poput perineuronalnih mreža živčanog sustava.
Struktura i karakteristike proteoglikana
Proteoglikani su glikozilirani proteini na izvanćelijskoj površini, iako postoje neki koji se mogu naći u unutarćelijskim odjeljcima. Obično su vrlo obilne molekule, ali njihovo obilje ovisi o vrsti razmatrane stanice.
Obično se dio ugljikohidrata proteoglikana sastoji od molekula glikozaminoglikana, koji su linearni polisaharidi koji se sastoje od ponavljajućih disaharida, obično od acetiliranog aminokiseline koji se izmjenjuju s uronskom kiselinom.
Njegova se opća struktura sastoji od proteinske jezgre koja se može povezati s više od 100 nerazgranatih glikozaminoglikanskih lanaca povezanih putem O-glikozilacije.
Oni su prilično raznolike molekule u smislu strukture, oblika i funkcije. Na primjer, u stanicama kralježnjaka identificirano je nekoliko kombinacija različitih vrsta proteina i različitih klasa glikozaminoglikana, naime:
Protein
- Stanični transmembranski proteini (izvanćelijski matriks)
- Proteini koji su kovalentno povezani s glikozilfosfatidilinozitolom (GPI) sidrom)
glukosaminoglikana
- Hijaluronan (HA)
- hondroitin sulfat (CS)
- Keratan sulfat (KS)
- Dermatan sulfat (DS)
- heparan sulfat (HS)
Shema proteoglikana i neke kombinacije glikozaminoglikana (Izvor: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) putem Wikimedia Commons)
Neki proteoglikani poput sindekana, koji su transmembranski proteini, vezani su na 2 lanca heparan sulfata i 1 hondroitin sulfat; U međuvremenu, drugi proteoglikan, agrekan (specifičan za hrskavicu) ima oko 100 lanaca hondroitin sulfata i 30 keratan sulfata.
Iz prethodnog se razumije da su karakteristike glikozilacije svakog proteina, kao i vrsta stanice kojoj pripada, one koje definiraju identitet svakog proteoglikana na staničnoj površini.
Funkcija
Njihove funkcije ovise o strukturnim karakteristikama proteoglikana. To se posebno odnosi na one karakteristike koje su povezane s dijelom glikozaminoglikana, jer su te molekule ono što omogućuje proteinu interakciju s drugim elementima na staničnoj površini.
Oni proteini bogati ostacima heparan sulfata mogu se relativno lako vezati za različite faktore rasta, za druge komponente vanćelijskog matriksa, za enzime, inhibitore proteaze, hemokine itd., Stoga igraju temeljnu ulogu u transdukciji signala unutarćelijskom okruženju.
Dakle, proteoglikani mogu ispunjavati strukturne funkcije u matrici ili mogu imati specifične funkcije u prijenosu poruka iz izvanćelijskog okruženja u citosolni prostor.
Posljednjih godina zanimanje za proučavanje proteoglikana znatno je poraslo, što je činjenica koja je povezana s otkrivanjem važnosti ovih molekula u nekim patološkim stanjima kod ljudi.
Primjer za to je Simpson-Golabi-Behmelov sindrom (GBSS), karakteriziran pretjeranim prije- i post-natalnim rastom, urođenim defektima i osjetljivošću na stvaranje tumora povezanih s mutacijama u proteoglikanu bogatom heparan sulfatom. a usidren od GPI.
Glavni proteoglikani arterija i krvnih žila. Molekularna težina proteinske jezgre prikazana je (Izvor: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) putem Wikimedia Commonsa)
Funkcije stanica
Gotovo svi stanični procesi koji uključuju molekularne interakcije na staničnoj površini, poput interakcija stanica-matriksa, staničnih stanica i liganda-receptora, moraju se, na ovaj ili onaj način, odvijati sa proteoglikanima, jer se oni mogu vezati na velike količine ostalih molekula i znatno ih je na površini.
Tijekom razvoja živčanog sustava, a također i tijekom invazije tumora i metastaza, odnosno događaja koji imaju veze s pokretima i staničnim ekstenzijama ili ekstenzijama, proteoglikani imaju vrlo aktivne funkcije.
Ti glikozilirani proteini također sudjeluju u procesima adhezije, proliferacije i uspostavljanja oblika stanice, a oni koji su transmembranski proteini koji posjeduju citosolnu domenu sudjeluju u kaskadama transdukcije i signalizacije.
Primjeri proteoglikana
Aggrecano
Aggrecan je glavni proteoglikan prisutan u hrskavičnom tkivu, koji je povezan s fragmentima glikozaminoglikanskog "hijaluronana" (HA) u izvanstaničnom matriksu kondrocita.
Hijaluronan je linearni glikozaminoglikan sastavljen od naizmjeničnih ostataka glukuronske kiseline i N-acetilglukozamina koji se mogu naći na staničnoj površini i u izvanćelijskom matriksu i unutar stanica.
Vezivanje hijaluronana na agrekan događa se putem "vezivnog proteina" koji tvori važne agregate s molekulskom masom do nekoliko milijuna daltona.
Mnoge bolesti zglobova povezane s dobi povezane su s povećanom agregacijom agregata i hijaluronana.
Pelecano
U bubrežnim glomerulima bazalna membrana sastoji se uglavnom od proteoglikana poznatog kao pelekan, koji je povezan s dijelovima heparan sulfata. Ovaj proteoglikan ima važne funkcije kao mjesto selektivnosti anionskog naboja tijekom glomerularne filtracije.
Ovaj proteoglikan ima najveću proteinsku jezgru koja je uočena u bilo kojoj od ovih molekula i pretpostavlja se da ova domena proteina može komunicirati s drugim makromolekulama koje su prisutne u baznoj membrani.
dekorinom
Decorin je mali intersticijski proteoglikan i karakterizira ga jedinstvenim glikozaminoglikanskim lancem i malim proteinskim jezgrom. Važna je komponenta mnogih vezivnih tkiva, veže se na kolagena vlakna tipa I i sudjeluje u montaži izvanstanične matrice.
Reference
- Godfrey, M. (2002). Izvanstanični matriks. U astmi i KOPB (str. 211-218). Akademska štampa.
- Iozzo, RV i Schaefer, L. (2015). Oblik i funkcija proteoglikana: sveobuhvatna nomenklatura proteoglikana. Matrix Biology, 42, 11-55.
- Muncie, JM, i Weaver, VM (2018). Fizička i biokemijska svojstva izvanstanične matrice reguliraju sudbinu stanica. U Aktuelne teme iz razvojne biologije (Vol. 130, str. 1-37). Akademska štampa.
- Perrimon, N., i Bernfield, M. (2001, travanj). Stanične funkcije proteoglikana - pregled. Na seminarima iz stanične i razvojne biologije (Vol. 12, br. 2, str. 65-67). Akademska štampa.
- Petty, RE i Cassidy, JT (2011). Struktura i funkcija. U Udžbeniku dječje reumatologije (str. 6-15). WB Saunders.
- Yanagishita, M. (1993). Djelovanje proteoglikana u izvanćelijskom matriksu. Pathology International, 43 (6), 283-293.