ПРОТЕОГЛИКАНИ: СТРУКТУРА, КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈА, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

У протеогликани су Гликозиловане протеини, углавном у вези са гликозаминогликан супституентима (ГАГ) ањонских. Обично се налазе на спољној страни ћелијске мембране или "испуњавају" ванћелијски простор, па су део многих везивних ткива.

Од ових сложених макромолекула, највише проучаване и анализиране су ћелије хрскавице у кичмењака, будући да ванћелијски матрикс у њима садржи више од 90% суве тежине ткива које сачињавају, где утичу, између осталог, на отпорност на компресију.

Структура ванћелијске матрице која чини хијалина хијалина (Извор: Погледајте страницу за аутора / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0) путем Викимедиа Цоммонс)

Структурно протеогликани доприносе организацији ванћелијског матрикса који многим појединачним ткивима или ћелијама даје њихова најкарактеристичнија физичка својства. Надаље, ово је важно за многе међућелијске комуникацијске и сигналне догађаје.

Они су изузетно обилни, свеприсутни (налазе се у бројним типовима ћелија) и сложени протеини, чије биолошке функције и биохемијска својства у основи произилазе из карактеристика њихових угљених хидратних компоненти, које имају велику способност хидратације.

Они активно учествују у међућелијској комуникацији, у процесима адхезије и миграције и такође су умешани у развој различитих ткива код животиња, као што су перинеуроналне мреже нервног система.

Структура и карактеристике протеогликана

Протеогликани су гликозилирани протеини на ванћелијској површини, мада постоје неки који се могу наћи у ћелијским одељењима. Они су обично врло обилни молекули, али њихово обиље зависи од врсте ћелије која се разматра.

Обично се део угљених хидрата протеогликана састоји од молекула гликозаминогликана, који су линеарни полисахариди састављени од понављајућих дисахарида, обично од ацетилираног амино шећера који се наизменично претвара уронском киселином.

Његова општа структура, дакле, састоји се од протеинског језгра које се може повезати са више од 100 неразгранатих ланаца гликозаминогликана, повезаних О-гликозилацијом.

Они су прилично разнолики молекули у погледу структуре, облика и функције. На пример, у ћелијама краљежњака идентификовано је неколико комбинација различитих врста протеина и различитих класа гликозаминогликана, наиме:

Беланчевина

- ћелијски површински трансмембрански протеини (ванћелијски матрикс)

- Протеини ковалентно повезани са гликозилфосфатидилинозитолом (ГПИ) сидром)

Глукозаминогликани

- Хијалуронан (ХА)

- хондроитин сулфат (ЦС)

- Кератан сулфат (КС)

- Дерматан сулфат (ДС)

- хепаран сулфат (ХС)

Шема протеогликана и неке комбинације гликозаминогликана (Извор: Мфигуеиредо / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0) виа Викимедиа Цоммонс)

Неки протеогликани, попут синдекана, који су трансмембрански протеини, везани су за 2 ланца хепаран сулфата и 1 за хондроитин сулфат; У међувремену, други протеогликан, агрекан (специфичан за хрскавицу) има око 100 ланаца хондроитин сулфата и 30 кератан сулфата.

Из наведеног се разуме да су карактеристике гликозилације сваког протеина, као и врста ћелије којој припада, оне које дефинишу идентитет сваког протеогликана на ћелијској површини.

Функција

Њихове функције зависе од структурних карактеристика протеогликана. Ово се посебно односи на оне карактеристике које су повезане са делом гликозаминогликана, пошто су ти молекули оно што омогућава протеину да комуницира са другим елементима на ћелијској површини.

Ови протеини богати остацима хепаран сулфата могу се релативно лако везати за различите факторе раста, друге компоненте ванћелијског матрикса, ензиме, инхибиторе протеазе, хемокине итд., Па играју фундаменталну улогу у трансдукцији сигнала унутарћелијском окружењу.

Дакле, протеогликани могу испуњавати структурне функције у матрици или могу имати специфичне функције у преносу порука из ванћелијског окружења у цитосолни простор.

Последњих година интересовање за проучавање протеогликана знатно је порасло, што је чињеница која је повезана са откривањем значаја које ови молекули имају у неким патолошким стањима код људи.

Пример за то је Симпсонов-Голаби-Бехмелов синдром (ГБСС), који је карактерисан претјераним пре- и пост-наталним растом, урођеним дефектима и осјетљивошћу на формирање тумора повезаних са мутацијама у протеогликану богатом хепаран сулфатом. и усидрен од ГПИ.

Главни протеогликани артерија и крвних судова. Молекуларна тежина протеинског језгра је приказана (Извор: АЛЕИСФ / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/4.0) путем Викимедиа Цоммонс)

Ћелијске функције

Скоро сви ћелијски процеси који укључују молекуларне интеракције на ћелијској површини, попут интеракција ћелија-матрикс, ћелија-ћелија и лиганд-рецептор, морају се, на овај или онај начин, односити са протеогликанима, пошто су способни да се вежу у великим количинама других молекула и знатно их има на површини.

Током развоја нервног система и током инвазије тумора и метастаза, односно догађаја који имају везе са покретима и ћелијама или екстензијама, протеогликани врше веома активне функције.

Ови гликозилирани протеини такође учествују у процесима адхезије, пролиферације и успостављања ћелијског облика, а они који су трансмембрански протеини који поседују цитосолни домен учествују у каскадама трансдукције и сигнализације.

Примери протеогликана

Аггрецано

Аггрецан је главни протеогликан присутан у хрскавичном ткиву, који је повезан са фрагментима гликозаминогликана „хијалуронан“ (ХА) у ванћелијском матриксу хондроцита.

Хијалуронан је линеарни гликозаминогликан састављен од наизменичних остатака глукуронске киселине и Н-ацетилглукозамина, који се могу наћи на ћелијској површини и у ванћелијском матриксу и у ћелијама.

Везивање хијалуронана за агрекан догађа се путем "везујућег протеина" који формира важне агрегате с молекулском тежином до неколико милиона далтона.

Многе болести зглобова повезане са старењем повезане су са повећаном агрегацијом агрегана и хијалуронана.

Пелецано

У бубрежним гломерулима базална мембрана се састоји од протеогликана познатог као пелекан, који је повезан са деловима хепаран сулфата. Овај протеогликан има важне функције као место селективности анионског набоја током гломеруларне филтрације.

Овај протеогликан има највеће протеинско језгро које је примећено у било којем од ових молекула и претпоставља се да овај протеински домен може да ступа у интеракцију са другим макромолекулама присутним у базалној мембрани.

Децорин

Декорин је мали интерстицијски протеогликан и карактерише га јединствен гликозаминогликански ланац и мало протеинског језгра. Важна је компонента многих везивних ткива, веже се за колагена влакна типа И и учествује у састављању ванћелијског матрикса.

Референце

1. Годфреи, М. (2002). Екстрацелуларног матрикса. У астми и КОПБ (стр. 211-218). Академска штампа.
2. Иоззо, РВ, Сцхаефер, Л. (2015). Облик и функција протеогликана: свеобухватна номенклатура протеогликана. Матрик Биологи, 42, 11-55.
3. Мунцие, ЈМ, и Веавер, ВМ (2018). Физичка и биохемијска својства ванћелијског матрикса регулишу судбину ћелија. У Актуелне теме из развојне биологије (Вол. 130, стр. 1-37). Академска штампа.
4. Перримон, Н., Бернфиелд, М. (2001, април). Ћелијске функције протеогликана - преглед. На семинарима из ћелијске и развојне биологије (вол. 12, бр. 2, стр. 65-67). Академска штампа.
5. Петти, РЕ и Цассиди, ЈТ (2011). Структура и функција. У уџбенику педијатријске реуматологије (стр. 6-15). ВБ Саундерс.
6. Ианагисхита, М. (1993). Функција протеогликана у ванћелијском матриксу. Патхологи Интернатионал, 43 (6), 283-293.