A glikozaminoglikánok, más néven mukopoliszacharidok, szénhidrát szerkezetek, szerkezeti funkciójú biomolekulák, amelyek elsősorban a kötőszövetben, a csontszövetben, az intercelluláris környezetben és az epiteliális szövetekben találhatók. Ezek komplex poliszacharidok vagy proteoglikánok hosszú láncai, amelyek diszacharidok ismétlődő egységeiből állnak.
A glikozaminoglikánok nagyon polárosak és képesek vonzni a vizet, így ideálisak az általuk végzett biológiai funkciókhoz. Kenőanyagként vagy ütéscsillapítóként is használják. Mindegyik hexosaminból és hexózból vagy hialuronsavból áll.
A glikozaminoglikánok szerkezete
jellemzők
A glikozaminoglikánok az állati szövetekben az extracelluláris mátrix legnagyobb alkotóelemei, és alapvető szerepet játszanak a különböző élettani eseményekben. Nemcsak ezeket a vegyületeket találjuk gerincesekben, hanem sok gerinctelen állatban is. Feladata az állampolgárság megőrzése.
A heparin, a májban, a bőrben és a tüdőben található glikozaminoglikán, különféle szulfatált szerkezete megtalálható különféle típusú szervezetekben, a legelőnyösebbtől az emberig. Ez határozza meg aktív és alapvető részvételüket a biológiai folyamatokban.
A hialuronsav esetében az emberi testben megtalálható az a köldökzsinórban, a kötőszövetben, az ízületi folyadékban, porcban, erekben és üveges humorban (a lencse és a szem retina között található zselatin tömeg); míg a természetben csak a puhatestűekben létezik.
Egy másik különbség az, hogy a kondroitin-szulfát a testben létezik a csontszövetekben és a porcban, míg más kevésbé fejlett állatokban korlátozott mértékben találják meg, az egyén szerkezeti bonyolultságától és bizonyos funkciókhoz való kapcsolódásától függően.
Glikozaminoglikánok jelenléte
A természetben olyan glikozaminoglikánokat (GAG) találunk, amelyek alapvető funkciókkal rendelkeznek a sejtnövekedésben, differenciálódásukban, a sejtek migrációjában, a morfogenezisben és a vírusos vagy bakteriális fertőzésekben.
A gerinces állatokban a fő glikozaminoglikánok a heparin vagy heparin-szulfát, a kondroitin-szulfát, a dermatán-szulfát és a hialuronsav. Mindezeket a GAG-ket az olyan láncok igazolják, amelyek váltakozva tartalmaznak egy aminocs cukrot és egy hialuronsavat, amelyek lehetnek glükuronsav vagy iduronsav.
Másrészt, az aminocukor-egységek lehetnek N-acetil-glükozamin vagy N-acetil-galaktozamin.
Noha a GAG-k építőelemei általában mindig azonosak, a poliszacharidok, a heparin és a kondroitin-szulfát láncok ismétlődő vonalai jelentős mértékű szerkezeti eltéréseket igényelnek.
Ennek oka a folyamatos módosítás, amely magában foglalja az uronátok szulfatálódását és epemerizációját, amelyek a GAG-khoz kapcsolódó biológiai aktivitással rendelkező szerkezetek széles skálájának alapját képezik.
Ezeknek a biomolekuláknak a természetben való jelenléte mind a gerinces, mind a gerinctelen szervezetekben jól dokumentált. Ezzel szemben a GAG-ot soha nem találtak növényekben.
Egyes baktériumláncokban megfigyelhetők a GAG-ek azonos oszlopszerkezetű szintetizált poliszacharidok, de ezek a hasonló poliszacharidok nem kötődnek a magfehérjékhez, és csak a citoplazmatikus membrán belső felületén termelődnek.
Az állati sejtekben lévő GAG-k esetében ezeket hozzáadják a proteinmagokhoz és proteoglikánokat képeznek. Így a bakteriális poliszacharidok különböznek egymástól.
A gerincesekhez tartozó GAG-k széles szerkezeti változatosságot mutatnak. A halaktól és kétéltűektől az emlősökig ezen biomolekulák szerkezete rendkívül heterogén.
A GAG-k szerkezeti komplexének bioszintézisét szabályozzuk, és a szulfatáció különböző mintái egy adott szervben és szövetben alakulnak ki, ideiglenesen a növekedés és fejlődés során.
Valójában a GAG-k bioszintézisében részt vevő enzimek sok génjének mutációs hibái súlyos következményekkel járnak a gerinces szervezetekben. Ezért játszik alapvető szerepet az életben a GAG-k kifejeződése és azok speciális szulfatált szerkezete.
A glikozaminoglikánok funkciói
Funkciójuk nélkülözhetetlen, mivel ezek a kötőszövetek alapvető alkotóelemei, és a GAG-k láncai kovalens kötésen keresztül kapcsolódnak más fehérjékhez, például citokinekhez és kemokinekhez.
Egy másik jellemző, hogy kapcsolódnak az antitrombinnal, a koagulációs folyamathoz kapcsolódó fehérjével, így gátolhatják ezt a funkciót, ami alapvető fontosságúvá teszi őket például a trombózis kezelésében.
Ez a rákkutatás területén is érdekes. A GAG-fehérjék kötődésének gátlásával meg lehet állítani ennek a betegségnek a folyamatát, például gyulladásos folyamatokat és fertőző betegségeket, ahol a GAG-k receptorként működnek bizonyos flavivírus típusú vírusok, például dengue-dengue esetén.
A GAG-k a dermisz három összetevőjéhez, a bőr epidermiszének rétegéhez, valamint a kollagénhez és az elasztinhoz tartoznak. Ez a három elem alkotja az extracelluláris mátrix néven ismert rendszert, amely többek között lehetővé teszi a szövetek regenerálódását és a test toxinjainak eltávolítását.
A GAG-k azok az anyagok, amelyek vonzzák a vizet a bőr mélyebb rétegeihez. Az egyik legismertebb glikozaminoglikán a hialuronsav, amely számos öregedésgátló és bőrápolási termékben található meg. Ezeknek a krémek, testápolók és tonikok célja az, hogy növeljék a bőr hidratációját, csökkentve a ráncokat és az expressziós vonalakat.
Amellett, hogy a víz visszatartja, a GAG-k magas viszkozitással és alacsony összenyomódással is rendelkeznek, így ideálisak az ízületek csontjainak védelmére.
Ezért vannak jelen az ízületi folyadékban, az ízületi porcokban, a szívszelepekben (chondroitin-szulfát, a test legszélesebb körű GAG-je), a bőrben, a tüdő artériákban és a májban (heparin, amely antikoaguláns funkcióval rendelkezik), az inakban és a tüdőben (dermatán-szulfát) és szaruhártya és csontok (kerattan-szulfát).
Irodalom
- A glikozaminoglikánok fejlődése. Összehasonlító biokémiai vizsgálat. Helyreállítva az ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
- Különleges szám: "Glikozaminoglikánok és ezek utánzóik". Helyreállítva az mdpi.com webhelyről.
- A sejtfelszíni makromolekulák manipulálása flavivírusokkal. Robert Anderson, az Advances in Virus Research, 2003., helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Kollagén, elasztin és glikozaminoglikánok. Helyreállítva a justaboutskin.com webhelyről.