Proteoglykaanien rakenne ja toiminta

proteoglykaanit ovat kaikkialla läsnä olevia molekyylejä, jotka toimivat solunulkoisen matriisin kriittisinä komponentteina. Nämä proteiinit koostuvat glykosaminoglykaaniketjuista, jotka ovat kovalenttisesti kiinnittyneet proteiiniytimeen. Vaikka vain kourallisella proteiineja on taipumus muuttua proteoglykaaneiksi, niiden toiminta-alue ja potentiaaliset roolit organismin kehityksessä ovat erittäin laajat.

tämä artikkeli kattaa:

• proteoglykaanien rakenne
• Solufunktiot
• Signaalitransduktio
• funktiot malliorganismeissa

Vektormiini |

proteoglykaanien rakenne

hiilihydraatti

proteoglykaanit toimivat melko lailla polysakkarideina kuin proteiinit, sillä 95% niiden painosta koostuu glykosaminoglykaanista. Glykosaminoglykaaniketjut koostuvat vuorotellen heksosamiinin ja heksuronihapon tai galaktoosin yksiköistä. On myös glykopeptidisidoksia, jotka yhdistävät polysakkaridiketjut ydinproteiineihin, jotka sisältävät N-ja / tai O-linkitettyjä oligosakkarideja.

glykosaminoglykaanien säännöllinen polymeerisekvenssi johtuu glykosaminoglykaaniketjujen toistuvista yksiköistä. Glykosaminoglykaaniketjuja koskevassa tutkimuksessa havaittiin kuitenkin huomattavaa heterogeenisuutta yksittäisissä polysakkaridiyksiköissä.

Ydinproteiinit

proteoglykaanit voidaan luokitella niiden ydinproteiinien perusteella. Esimerkiksi yksi perhe koostuu suurista solunulkoisista kondroitiinisulfaattiproteoglykaaneista, jotka voivat erityisesti olla vuorovaikutuksessa hyaluronihapon kanssa. Useat solunulkoisen matriisin proteoglykaanit ja eri sidekudosten proteoglykaanit kuuluvat tähän luokkaan.

toinen proteoglykaaniperhe koostuu pienistä homologisista ydinproteiineista, joihin kuuluu yksi tai kaksi glykosaminoglykaaniketjua. Näitä pieniä ydinproteiineja ovat decorin, biglycan, fibromodulin jne. Heparaanisulfaattiproteoglykaaneja on solunulkoisessa tai kellarikalvossa ja ne ovat sukua Engelbreth-Holm-parven (EHS) kasvainsolulinjan erittämälle heparaanisulfaattiproteoglykaanille.

serglykaanit ovat solunsisäisiä proteoglykaaneja, jotka koostuvat heparaaniketjuilla voimakkaasti substituoiduista seriini-ja glysiiniyksiköiden ydinproteiinisekvensseistä. Kaikki ydinproteiinit sisältävät glykosaminoglykaanisubstituutiodomeenin ja suurin osa proteoglykaaneista on kiinnittynyt solunulkoisessa matriisissa oleviin makromolekyyleihin ydinproteiineissa olevien domeenien kautta.

Glykosaminoglykaanisubstituutiodomeenit

glykosaminoglykaaniketjut sitoutuvat ydinproteiineissa oleviin seriinijäämiin. Ketjun venyminen aloitetaan spesifisten seriinijäämien ksylosyloinnilla. Ksylosylaatiolle herkät seriiniyksiköt esiintyvät spesifisessä tetrapeptidisekvenssissä, jota edeltävät muutamat happamat jäämät. Synteettisten peptidien, jotka sisältävät tämän sekvenssin, on osoitettu olevan riittäviä substraatteja ksylosylaatiolle in vitro.

Solufunktiot

kaikkiin soluprosesseihin liittyy vuorovaikutuksia solun pinnalla, mukaan lukien solun vuorovaikutus matriisin, muiden solujen sekä ligandien kanssa. Näissä yhteisvaikutuksissa on kyse proteoglykaaneista, sillä nämä molekyylit sitoutuvat voimakkaasti proteiineihin ja niitä on runsaasti pinnalla.

eräässä tutkimuksessa heparaanisulfaattiproteoglykaanien roolia kuvattiin kriittisten kehitysvaiheiden aikana, mukaan lukien neuronien muodostuminen ja erilaistuminen, aksonaalinen ohjaus, synapsien kehitys jne.

yksi kasvainsolujen kriittisistä käyttäytymismalleista on paikallinen invaasio ja etäpesäke. Nämä käyttäytymistä liittyy kiinni solujen, motiliteettiin, ja kasvu – kaikki nämä tekijät vaikuttavat proteoglykaanit.

toinen tutkimus osoitti, että heparaanisulfaattiproteoglykaanit voivat joko estää tai parantaa näitä toimintoja solu-tai kudostyypin, kasvaimen patofysiologian ja vaikuttavien etäpesäkkeiden tietyn vaiheen perusteella.

Signaalitransduktio

solupinnan heparaanisulfaattiproteoglykaanien kaksi pääperhettä ovat syndekaanit ja glypicaanit. Nämä kaksi perhettä sitoutuvat useisiin kasvutekijöihin ja matriisiproteiineihin ja osallistuvat erilaisiin signaalinsiirtoreitteihin, jotka liittyvät solujen lisääntymiseen ja solujen muodon muutoksiin.

Syndekaanit ovat transmembraaniproteiineja, jotka liittyvät solukalvoon glykosyylifosfatidyyliinositolin (GPI) lipidiankkureiden avulla. Nisäkkäiden syndekaaniproteiineja tunnetaan neljä. Vaikka näiden proteiinien rakenne on melko samanlainen kuin useilla yhteisillä sytoplasma -, jukstamembraani-ja transmembraanidomeeneilla, niillä on myös erilliset alueet ja jakaumat solujen sisällä. Sekä säilyneillä että toisistaan poikkeavilla proteiinikumppaneilla on rooli proteoglykaanien solu-ja kehitystoiminnoissa.

Drosophilalla, hiirillä ja ihmisillä tehdyt viimeaikaiset tutkimukset osoittivat, miten proteoglykaanit voivat vaikuttaa solujen kasvuun ja erilaistumiseen. Niillä on myös erityinen rooli signalointireitteihin osallistuvien molekyylien, kuten FGFs: n, BMPs: n, Wnts: n, Hhs: n, IGFs: n jne.säätelyssä. Tarkkaa mekanismia siitä, miten nämä molekyylit toimivat, ei kuitenkaan vielä täysin tunneta.

toimii malliorganismeilla

suurin osa proteoglykaanien toimintaa koskevasta tiedosta on peräisin hedelmäkärpäsellä ja sukkulamadolla tehdyistä tutkimuksista, Caenorhabditis elegans. Monilla nisäkkäiden solupinnan heparaanisulfaattiproteoglykaaneilla on homologeja kärpäsissä ja matoissa.

vaikka rakenne – ja toimintoeroja on paljon, kun perhos-ja nisäkäsjärjestelmiä verrataan toisiinsa, nisäkkäillä matkitaan useita Drosophila glypicansin ja syndekaanin toimintoja, mikä viittaa säilyneisiin toimintoihin.

lisätietoja

• kaikkien solujen Adheesiopitoisuus
• mikä on solun ja solun välinen Adheesiopitoisuus?
• Solumatriisin Adheesiokatsaus
• mikä on solunulkoinen matriisi?
• mikä on epiteeli-mesenkymaalinen transitio (EMT)?

lainaukset