PROTEOGLIKÁNOK: SZERKEZET, JELLEMZŐK, FUNKCIÓ, PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

A proteoglikánok glikozilezett fehérjék, általában anionos glikozaminoglikán-szubsztituensekkel (GAG-k) társítva. Általában a sejtmembrán külső oldalán találhatók, vagy "kitöltik" az extracelluláris teret, tehát sok kötőszövet részét képezik.

Ezen összetett makromolekulák közül a leginkább vizsgálták és elemezték gerinces állatok porcos sejtjeit, mivel ezekben az extracelluláris mátrix a készített szövetek száraz tömegének több mint 90% -át teszi ki, ahol többek között befolyásolják: nyomásállóság.

A hyaline porcot alkotó extracelluláris mátrix felépítése (Forrás: Lásd a szerző oldalt / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) a Wikimedia Commons segítségével)

Szerkezetileg a proteoglikánok hozzájárulnak az extracelluláris mátrix megszervezéséhez, amely sok egyedi szövetnek vagy sejtnek megmutatja a legjellemzőbb fizikai tulajdonságaikat. Ezenkívül ezek fontosak számos intercelluláris kommunikációs és jelző eseménynél.

Rendkívül bőséges, mindenütt jelenlévő (sokféle sejtben megtalálható) és komplex fehérjék, amelyek biológiai funkciói és biokémiai tulajdonságai alapvetően szénhidrátkomponenseik tulajdonságaiból fakadnak, amelyek nagy hidratálási képességgel rendelkeznek.

Aktívan részt vesznek az intercelluláris kommunikációban, a tapadási és migrációs folyamatokban, és részt vesznek az állatok különböző szöveteinek, például az idegrendszer perineuronális hálózatának kialakulásában is.

A proteoglikánok felépítése és jellemzői

A proteoglikánok az extracelluláris felületen glikozilezett fehérjék, bár vannak olyanok, amelyek megtalálhatók az intracelluláris kompartmentekben. Általában nagyon bőséges molekulák, de bőségük a figyelembe vett sejt típusától függ.

Általában a proteoglikán szénhidrát része glikozaminoglikán molekulákból áll, amelyek lineáris poliszacharidok, amelyek ismétlődő diszacharidokból állnak, általában egy acetilezett aminocukorból, amely az uronsavval váltakozik.

Általános felépítése tehát egy olyan "magból" áll, amely több mint 100 nem elágazó glikozaminoglikán lánchoz kapcsolódhat, O-glikozilezés útján kapcsolódva.

Szerkezetük, alakjuk és funkciójuk szempontjából meglehetősen változatos molekulák. A gerinces állatok sejtjeiben például különféle típusú fehérjék és a glikozaminoglikánok különböző osztályainak számos kombinációját azonosították, nevezetesen:

Fehérje

- Sejtfelszíni transzmembrán fehérjék (extracelluláris mátrix)

- A glikozil-foszfatidil-inozitol (GPI) horgonyokkal kovalensen kapcsolt proteinek)

glükózaminoglikánjainak

- Hialuronán (HA)

- Kondroitin-szulfát (CS)

- Keratán-szulfát (KS)

- Dermatán-szulfát (DS)

- Heparán-szulfát (HS)

A proteoglikánok és a glikozaminoglikánok néhány kombinációjának vázlata (Forrás: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) a Wikimedia Commons segítségével)

Néhány proteoglikán, például szindekán, amelyek transzmembrán proteinek, 2 heparán-szulfát és 1 kondroitin-szulfát láncához kapcsolódnak; Eközben egy másik proteoglikán, aggregán (porc-specifikus) körülbelül 100 lánc kondroitin-szulfátot és 30-at a keratán-szulfátot tartalmaz.

A fentiekből következik, hogy az egyes fehérjék glikozilációs tulajdonságai, valamint a sejttípus, amelyekhez tartozik, meghatározzák az egyes proteoglikánok azonosságát a sejt felületén.

Funkció

Funkcióik a proteoglikánok szerkezeti tulajdonságaitól függnek. Ez különösen igaz azokra a jellemzőkre, amelyek a glikozaminoglikán részhez kapcsolódnak, mivel ezek a molekulák lehetővé teszik a fehérje kölcsönhatásba lépését a sejtfelszín más elemeivel.

A heparán-szulfát-maradékokban gazdag fehérjék viszonylag könnyedén kötődhetnek a különböző növekedési faktorokhoz, az extracelluláris mátrix többi alkotóeleméhez, az enzimekhez, proteázgátlókhoz, kemokinekhez stb., Ezért alapvető szerepet játszanak a transzdukció transzdukciójában. jelek az intracelluláris környezethez.

Így a proteoglikánok képesek ellátni a mátrix szerkezeti funkcióit, vagy specifikusabbak lehetnek az üzenetek továbbításában az extracelluláris környezetből a citoszolos térbe.

Az utóbbi években jelentősen megnőtt az érdeklődés a proteoglikánok iránti kutatás iránt, ami annak a felismerésével kapcsolatos, hogy ezeknek a molekuláknak bizonyos patológiás körülmények között vannak az emberek.

Erre példa a Simpson-Golabi-Behmel-szindróma (GBSS), amelyet a túlzott pre- és postnatális növekedés, születési rendellenességek, valamint a heparán-szulfátban gazdag proteoglikán mutációival járó tumorképződésre való hajlandóság jellemez. és a GPI rögzítette.

Az artériák és az erek fő proteoglikánjai. Megmutatjuk a fehérjemag molekulatömegét (Forrás: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) a Wikimedia Commons segítségével)

Cella funkciók

Gyakorlatilag minden olyan celluláris folyamatnak, amely a sejt felszínén molekuláris kölcsönhatásokkal jár, mint például a sejt-mátrix, a sejt-sejt és a ligandum-receptor kölcsönhatások, valamilyen módon vagy más módon kapcsolódniuk kell a proteoglikánokhoz, mivel ezek nagy mennyiségben képesek kötődni más molekulákból, és a felületen jelentősen gazdagok.

Az idegrendszer fejlődése során, valamint a daganatok inváziója és az áttétek során, vagyis olyan eseményeknek, amelyek mozgásokkal és sejtek meghosszabbításával vagy meghosszabbításával kapcsolatosak, a proteoglikánok nagyon aktív funkciókat látnak el.

Ezek a glikozilezett fehérjék szintén részt vesznek a tapadás, proliferáció és a sejtek kialakulásának folyamatában, és azok, amelyek transzmembrán proteinek, amelyek citoszol domént tartalmaznak, részt vesznek a transzdukcióban és a jelátviteli kaszkádokban.

Példák proteoglikánokra

Aggrecano

Az aggrecan a porcszövetekben jelen lévő legfontosabb proteoglikán, amely összefügg a glikozaminoglikán "hialuronán" (HA) fragmenseivel a kondrociták extracelluláris mátrixában.

A hialuronán egy lineáris glikozaminoglikán, amely váltakozó glükuronsav és N-acetil-glükozamin maradékokból áll, amelyek mind a sejt felületén, mind az extracelluláris mátrixban és a sejtekben megtalálhatók.

A hialuronán és az aggregán kötődése "kötő fehérjén" keresztül történik, amely fontos aggregátumokat képez, akár több millió dalton molekulatömeggel.

Sok életkorral összefüggő ízületi betegség társult a megnövekedett aggregán és hialuronán aggregációval.

Pelecano

A vese glomerulusaiban az alapemembrán főleg egy pelecan néven ismert proteoglikánból áll, amely heparán-szulfát egyes részeivel van társítva. Ez a proteoglikán fontos funkciókat tölt be anionos töltés-szelektivitási helyként a glomeruláris szűrés során.

Ennek a proteoglikánnak a legnagyobb fehérjemagja van, amelyet megfigyeltünk ezekben a molekulákban, és feltételezzük, hogy ez a fehérjedomén kölcsönhatásba léphet az alapmembránban található más makromolekulákkal.

decorin

A Decorin egy kis intersticiális proteoglikán, és jellemzi, hogy egyetlen glikozaminoglikán lánccal és kicsi fehérjemaggal rendelkezik. Számos kötőszövet fontos alkotóeleme, kötődik az I. típusú kollagén rostokhoz és részt vesz az extracelluláris mátrix összeállításában.

Irodalom

1. Godfrey, M. (2002). Extracelluláris mátrix. Asztma és COPD esetében (211-218. Oldal). Academic Press.
2. Iozzo, RV és Schaefer, L. (2015). A proteoglikán formája és funkciója: a proteoglikánok átfogó nómenklatúrája. Matrix Biology, 42, 11-55.
3. Muncie, JM és Weaver, VM (2018). Az extracelluláris mátrix fizikai és biokémiai tulajdonságai szabályozzák a sejtek sorsát. A fejlődő biológia jelenlegi témáiban (130. kötet, 1-37. Oldal). Academic Press.
4. Perrimon, N. és Bernfield, M. (2001. április). A proteoglikánok sejtfunkciói - áttekintés. A sejt- és fejlődési biológia szemináriumaiban (12. kötet, 2. szám, 65-67. Oldal). Academic Press.
5. Petty, RE és Cassidy, JT (2011). Felépítés és funkció. A gyermekkori reumatológiai tankönyvben (6-15. Oldal). WB Saunders.
6. Yanagishita, M. (1993). A proteoglikánok funkciója az extracelluláris mátrixban. Pathology International, 43 (6), 283-293.