Struktura a Funkce Proteoglykanů

Proteoglykany jsou všudypřítomné molekuly, které fungují jako kritické komponenty extracelulární matrix. Tyto proteiny jsou složeny z glykosaminoglykanových řetězců, které jsou kovalentně připojeny k proteinovému jádru. I když jen hrstka proteinů má sklon stát se proteoglykany, jejich rozsah funkcí a potenciální role ve vývoji organismu je extrémně široký.

Tento článek se bude týkat:

• Struktura proteoglykanů
• Buněčné funkce
• Signální transdukce
• Funkcí v modelových organismů

VectorMine |

Struktura proteoglykanů

Sacharidů

Proteoglykany působit jako polysacharidy, spíše než bílkoviny jako 95% jeho hmotnosti je složen z glykosaminoglykanu. Glykosaminoglykanové řetězce se skládají ze střídavých jednotek hexosaminu a kyseliny hexuronové nebo galaktózy. Tam jsou také glykopeptidová propojení regionů, které spojují polysacharidových řetězců na základní proteiny, které obsahují N – a/nebo O-vázaných oligosacharidů.

pravidelná polymerní sekvence glykosaminoglykanů je výsledkem opakujících se jednotek glykosaminoglykanových řetězců. Studie glykosaminoglykanových řetězců však odhalila výraznou heterogenitu v jednotlivých polysacharidových jednotkách.

jádrové proteiny

proteoglykany lze klasifikovat na základě jejich jádrových proteinů. Například jedna rodina se skládá z velkých extracelulárních proteoglykanů chondroitin sulfátu, které mohou specificky interagovat s kyselinou hyaluronovou. Do této kategorie patří několik proteoglykanů v extracelulární matrici a proteoglykanů přítomných v různých pojivových tkáních.

další skupina proteoglykanu sestává z malých homologních jádrových proteinů, které zahrnují jeden nebo dva glykosaminoglykanové řetězce. Mezi tyto malé jádrové proteiny patří dekorin, biglycan, fibromodulin atd. Heparan sulfát proteoglykany jsou přítomné v extracelulární nebo bazální membránou a jsou spojeny s heparan sulfát proteoglykan vylučovaný Engelbreth-Holm-Roj (EHS) nádorové buněčné linie.

serglycans jsou intracelulární proteoglykany, které se skládají z jádra proteinu sekvence serinu a glycinu jednotky, které jsou silně substituované s heparan řetězy. Všechny základní proteiny obsahují glykosaminoglykanu substituce domény a většina proteoglykany jsou připojeny k makromolekuly přítomné v extracelulární matrix prostřednictvím domén, které jsou přítomny v jádře proteiny.

Glykosaminoglykanu-střídání domén

glykosaminoglykanu řetězy jsou vázány na serinové zbytky, které jsou přítomny v jádře proteiny. Prodloužení řetězce je iniciováno xylosylací specifických serinových zbytků. Serinové jednotky, které jsou citlivé na xylosylaci, se vyskytují ve specifické tetrapeptidové sekvenci, které předchází několik kyselých zbytků. Bylo prokázáno, že syntetické peptidy, které obsahují tuto sekvenci, jsou adekvátními substráty pro xylosylaci in vitro.

Buněčné funkce

Všechny buněčné procesy zahrnují interakce na povrchu buněk, včetně interakce buňky s matici, s ostatními buňkami, stejně jako s ligandy. Tyto interakce zahrnují proteoglykany, protože tyto molekuly se vášnivě váží s proteiny a jsou hojně přítomny na povrchu.

v jedné studii byla popsána role proteoglykanů heparan sulfátu během kritických fází vývoje, včetně generování a diferenciace neuronů, axonálního vedení, vývoje synapse atd.

jedním z kritických chování nádorových buněk je lokální invaze a vzdálené metastázy. Toto chování zahrnuje ulpívání na buňkách, motilitu a růst-všechny tyto faktory jsou ovlivněny proteoglykany.

Další studie ukázala, že heparan sulfát proteoglykany mohou buď inhibovat nebo zvýšení těchto činností na základě buněk či typ tkáně, patofyziologie nádoru, a konkrétní krok metastáz, že je ovlivněn.

signální transdukce

dvě hlavní rodiny proteoglykanů heparan sulfátu na buněčném povrchu jsou syndekany a glypikány. Tyto dvě rodiny se váží na několik růstových faktorů a matrix proteiny a jsou zapojeny do různých signální transdukční podílí na proliferaci buněk a změny tvaru buněk.

Syndekany jsou transmembránové proteiny, které jsou spojeny s buněčnou membránou pomocí lipidových kotev glykosylfosfatidylinositolu (GPI). Existují čtyři známé savčí syndekanové proteiny. Zatímco struktura těchto proteinů je velmi podobný několika společných cytoplazmatické, juxtamembrane a transmembránové domény, mají také rozdílné regiony a distribuce uvnitř buněk. Oba konzervované a rozdílné proteinové partnery mají roli v buněčných a vývojových funkcích proteoglykanů.

nedávné studie provedené u Drosophily, myší a lidí ukázaly, jak mohou být proteoglykany zapojeny do růstu a diferenciace buněk. Mají také zvláštní roli při regulaci molekul zapojených do signálních drah, jako jsou FGFs, BMPs, Wnts, Hhs, IGFs atd. Přesný mechanismus fungování těchto molekul však stále není zcela pochopen.

Funkcí v modelových organismů

Většina informací o tom, jak proteoglykany funkce pochází ze studií u octomilky a hlístice červa Caenorhabditis elegans. Mnoho proteoglykanů na povrchu savčích buněk heparan sulfátu má homology v mouchách a červech.

i Když existuje mnoho rozdílů ve struktuře a funkci při běhu a savčí systémy jsou ve srovnání, několik funkcí Drosophila glypicans a syndecan jsou napodobené u savců, což naznačuje, že zachovaná funkce.

další čtení

• Veškerý obsah adheze buněk
• co je adheze buněk?
• přehled adheze buněčné matrice
• co je extracelulární matrice?
• jaký je epiteliálně-mezenchymální přechod (EMT)?

citace