- Будова та характеристики протеогліканів
- Білок
- Глюкозаміноглікани
- Функція
- Клітинні функції
- Приклади протеогліканів
- Агрекано
- Пелекано
- Декорин
- Список літератури
У протеогликана є глікозильованого білками, як правило , пов'язаний з глікозаміноглікани (ГАГ заступників) аніонним. Вони зазвичай знаходяться на зовнішній стороні клітинної мембрани або «заповнюють» позаклітинний простір, тому вони входять до складу багатьох сполучних тканин.
З цих складних макромолекул найбільш вивченими та проаналізованими були клітини хряща у хребетних тварин, оскільки позаклітинний матрикс у них становить понад 90% сухої маси тканини, яку вони складають, де вони впливають, серед іншого, на стійкість до стиснення.
Структура позаклітинного матриксу, що складає гіаліновий хрящ (Джерело: Див. Сторінку для автора / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)
Структурно протеоглікани сприяють організації позаклітинного матриксу, який надає багатьом окремим тканинам або клітинам їх найвиразніші фізичні властивості. Крім того, вони важливі для багатьох міжклітинних комунікаційних та сигнальних подій.
Вони надзвичайно рясні, всюдисущі (вони є у численних типах клітин) та складні білки, біологічні функції та біохімічні властивості яких принципово випливають із характеристик їх вуглеводних компонентів, які мають велику здатність до гідратації.
Вони активно беруть участь у міжклітинному спілкуванні, в процесах адгезії та міграції, а також беруть участь у розвитку різних тканин у тварин, таких як периневрональні мережі нервової системи.
Будова та характеристики протеогліканів
Протеоглікани - це глікозильовані білки на позаклітинній поверхні, хоча є такі, які можна знайти у внутрішньоклітинних відділеннях. Вони, як правило, дуже рясні молекули, але їх кількість залежить від типу розглянутої клітини.
Зазвичай вуглеводна частина протеоглікану складається з молекул глікозаміногліканів, які є лінійними полісахаридами, що складаються з повторюваних дизахаридів, як правило, з ацетильованого аміно-цукру, що чергується з уроновою кислотою.
Отже, його загальна структура складається з білкового "ядра", яке може асоціюватися з більш ніж 100 нерозгалуженими ланцюгами глікозаміногліканів, пов'язаних за допомогою O-глікозилювання.
Вони є досить різноманітними молекулами за будовою, формою та функцією. Наприклад, у клітинах хребетних тварин було виявлено кілька комбінацій білків різних типів та різних класів глікозаміногліканів, а саме:
Білок
- трансмембранні клітинні поверхневі білки (позаклітинний матрикс)
- Білки, ковалентно пов'язані з якорями глікозилфосфатиділінозитолу (GPI)
Глюкозаміноглікани
- Гіалуронан (HA)
- Хондроїтин сульфат (CS)
- Кератан сульфат (KS)
- Дерматан сульфат (DS)
- Гепарансульфат (HS)
Схема протеогліканів та деякі комбінації глікозаміногліканів (Джерело: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)
Деякі протеоглікани, такі як синдекани, які є трансмембранними білками, приєднані до 2 ланцюгів гепарансульфату та 1 хондроїтину сульфату; Тим часом, інший протеоглікан, агреган (специфічний для хрящів), містить близько 100 ланцюгів хондроїтину сульфату та 30 кератану сульфату.
З вищевикладеного зрозуміло, що характеристики глікозилювання кожного білка, а також тип клітини, до якої він належить, є тими, що визначають ідентичність кожного протеоглікану на клітинній поверхні.
Функція
Їх функції залежать від структурних характеристик протеогліканів. Особливо це стосується тих характеристик, які пов'язані з частиною глікозаміноглікану, оскільки саме ці молекули дозволяють білку взаємодіяти з іншими елементами на поверхні клітини.
Ті білки, багаті залишками гепарансульфату, можуть відносно легко зв'язуватися з різними факторами росту, з іншими компонентами позаклітинного матриксу, з ферментами, інгібіторами протеази, хемокінами тощо, тому вони відіграють фундаментальну роль у трансдукції сигнали до внутрішньоклітинного середовища.
Таким чином, протеоглікани можуть виконувати структурні функції в матриці або вони можуть мати більш специфічні функції при передачі повідомлень з позаклітинного середовища в цитозольний простір.
В останні роки інтерес до вивчення протеогліканів значно зріс, що пов'язано з виявленням важливості цих молекул у деяких патологічних станах у людини.
Прикладом цього є синдром Сімпсона-Голабі-Бемеля (ГБС), який характеризується перебільшеним до- та післяпологовим ростом, вродженими дефектами та сприйнятливістю до утворення пухлин, пов’язаних з мутаціями протеоглікану, багатого гепарансульфатом. і на якорі GPI.
Основні протеоглікани артерій і судин. Показано молекулярну масу білкового ядра (Джерело: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) через Wikimedia Commons)
Клітинні функції
Практично всі клітинні процеси, що передбачають молекулярну взаємодію на клітинній поверхні, такі як взаємодія клітин-матриця, клітина-клітина та ліганд-рецептор мають, так чи інакше, пов'язані з протеогліканами, оскільки вони здатні зв'язуватися у великих кількостях інших молекул і значно рясні на поверхні.
Під час розвитку нервової системи, а також під час інвазії в пухлину та метастазування, тобто події, що мають відношення до рухів та розростання клітин або розростання клітин, протеоглікани виконують дуже активні функції.
Ці глікозильовані білки також беруть участь у процесах адгезії, проліферації та встановлення форми клітин, а ті, що є трансмембранними білками, які мають цитозольний домен, беруть участь у каскадах трансдукції та сигналізації.
Приклади протеогліканів
Агрекано
Агрекан - головний протеоглікан, присутній у хрящовій тканині, який пов'язаний з фрагментами глікозаміноглікану "гіалуронан" (HA) у позаклітинному матриксі хондроцитів.
Гіалуронан - це лінійний глікозаміноглікан, що складається з чергуються залишків глюкуронової кислоти та N-ацетилглюкозаміну, які можна знайти як на клітинній поверхні, так і в позаклітинному матриксі та всередині клітин.
Зв'язування гіалуронану з агреганом відбувається через "зв'язуючий білок", який утворює важливі агрегати з молекулярною масою до кількох мільйонів дальтон.
Багато вікових захворювань суглобів пов’язані з підвищеною агрегацією та гіалуронаном.
Пелекано
У ниркових клубочках базальна мембрана складається в основному з протеоглікану, відомого як пелекан, який пов'язаний з частинами сульфату гепарану. Цей протеоглікан виконує важливі функції як аніонної ділянки селективності заряду під час клубочкової фільтрації.
Цей протеоглікан має найбільше білкове ядро, яке спостерігалося в будь-якій з цих молекул, і припускається, що цей білковий домен може взаємодіяти з іншими макромолекулами, присутніми в базальній мембрані.
Декорин
Декорин - це невеликий інтерстиціальний протеоглікан і характеризується тим, що має єдиний глікозаміноглікановий ланцюг і невелике білкове ядро. Він є важливим компонентом багатьох сполучних тканин, зв’язується з колагеновими волокнами I типу і бере участь у складанні позаклітинного матриксу.
Список літератури
- Годфрі, М. (2002). Позаклітинний матрикс. У Астмі та ХОЗЛ (с. 211-218). Академічна преса.
- Iozzo, RV, & Schaefer, L. (2015). Форма та функції протеогліканів: всебічна номенклатура протеогліканів. Матрична біологія, 42, 11-55.
- Muncie, JM, & Weaver, VM (2018). Фізичні та біохімічні властивості позаклітинного матриксу регулюють долю клітин. У поточних темах з біології розвитку (т. 130, с. 1-37). Академічна преса.
- Perrimon, N., & Bernfield, M. (2001, квітень). Клітинні функції протеогліканів - огляд. На семінарах з клітинної та розвитку біології (т. 12, № 2, с. 65-67). Академічна преса.
- Petty, RE та Cassidy, JT (2011). Будова та функція. У Підручнику дитячої ревматології (с. 6-15). WB Saunders.
- Янагішита, М. (1993). Функція протеогліканів у позаклітинному матриксі. Pathology International, 43 (6), 283-293.