プロテオグリカンの構造と機能

プロテオグリカンは、細胞外マトリックスの重要な構成要素として機能するユビキタス分子である。 これらの蛋白質は蛋白質の中心に共有結合しているglycosaminoglycan鎖で構成されます。 ほんの一握りのタンパク質がプロテオグリカンになる傾向があるにもかかわらず、その機能の範囲と生物の発達における潜在的な役割は非常に広

この記事はカバーします:

• プロテオグリカンの構造
• 細胞機能
• シグナル伝達
• モデル生物における機能

ベクトルミン|

プロテオグリカンの構造

炭水化物

プロテオグリカン重量の95%として蛋白質はglycosaminoglycanで構成されます。 グリコサミノグリカン鎖は、ヘキソサミンとヘキスロン酸またはガラクトース単位を交互に構成しています。 また、N-および/またはO-結合オリゴ糖を含むコアタンパク質に多糖鎖を接続する糖ペプチド結合領域もある。

グリコサミノグリカンの規則的なポリマー配列は、グリコサミノグリカン鎖の反復単位の結果である。 しかし、グリコサミノグリカン鎖の研究は、個々の多糖類単位で顕著な不均一性を明らかにした。

コアタンパク質

プロテオグリカンは、そのコアタンパク質に基づいて分類することができる。 例えば、一つのファミリーは、ヒアルロン酸と特異的に相互作用することができる大きな細胞外コンドロイチン硫酸プロテオグリカンからなる。 細胞外マトリックス中のいくつかのプロテオグリカンと異なる結合組織に存在するプロテオグリカンはこのカテゴリーに属する。

プロテオグリカンの別のファミリーは、一つまたは二つのグリコサミノグリカン鎖を含む小さな相同コアタンパク質で構成されています。 これらの小さい中心蛋白質はdecorin、biglycan、fibromodulin、等を含んでいます。 ヘパラン硫酸プロテオグリカンは細胞外または基底膜に存在し、Engelbreth-Holm-Swarm（EHS）腫瘍細胞株によって分泌されるヘパラン硫酸プロテオグリカンに関連している。

セルグリカンは、ヘパラン鎖で大きく置換されたセリンおよびグリシン単位のコアタンパク質配列からなる細胞内プロテオグリカンである。 すべてのコアタンパク質はグリコサミノグリカン置換ドメインを含み、プロテオグリカンの大部分はコアタンパク質に存在するドメインを介して細胞外マトリックスに存在する高分子に結合している。

グリコサミノグリカン置換ドメイン

グリコサミノグリカン鎖は、コアタンパク質に存在するセリン残基に結合している。 鎖の伸長は、特定のセリン残基のキシロシル化によって開始される。 Xylosylationに敏感であるセリンの単位は少数の酸性残余によって先行される特定のtetrapeptide順序に起こります。 この配列を含む合成ペプチドは、in vitroでのxylosylationのための適切な基質であることが示されている。

細胞機能

すべての細胞プロセスは、細胞の表面での相互作用を含み、細胞とマトリックス、他の細胞、およびリガンドとの相互作用を含む。 これらの相互作用は、これらの分子がタンパク質と熱心に結合し、表面に豊富に存在するため、プロテオグリカンを含む。

ある研究では、ヘパラン硫酸プロテオグリカンの役割は、神経細胞の生成と分化、軸索誘導、シナプス発生などの発達の重要な段階で記述されていた。

腫瘍細胞の重要な行動の1つは、局所浸潤および遠隔転移である。 これらの行動は、細胞への付着、運動性、および成長を伴う-これらの要因のすべては、プロテオグリカンによって影響される。

別の研究では、ヘパラン硫酸プロテオグリカンは、細胞または組織の種類、腫瘍の病態生理、および影響を受ける転移の特定の段階に基づいて、これらの活性を阻害または増強することができることが示された。

シグナル伝達

細胞表面ヘパラン硫酸プロテオグリカンの二つの主要なファミリーは、シンデカンとグリピカンである。 これら二つのファミリーは、いくつかの成長因子およびマトリックスタンパク質に結合し、細胞の増殖および細胞形状の変化に関与する様々なシグナル伝達経路に関与している。

シンデカンは、グリコシルホスファチジルイノシトール（GPI）脂質アンカーを用いて細胞膜に連結された膜貫通タンパク質である。 哺乳類のシンデカン蛋白質には4つの既知のものがある。 これらのタンパク質の構造は、いくつかの共有細胞質、並膜および膜貫通ドメインに非常に類似しているが、それらはまた、細胞内の明確な領域および 保存されたと発散タンパク質パートナーの両方がプロテオグリカンの細胞および発達機能に役割を持っています。

ショウジョウバエ、マウス、ヒトで行われた最近の研究では、プロテオグリカンが細胞の成長と分化にどのように関与するかが示された。 それらはまた、Ｆｇｆ、Ｂｍｐ、Ｗｎｔ、Ｈ Ｈ Ｓ、Ｉｇｆなどのシグナル伝達経路に関与する分子を調節するための特定の役割を有する。 しかし、これらの分子がどのように機能するかの正確なメカニズムはまだ完全には理解されていない。

モデル生物における機能

プロテオグリカンの機能についての情報のほとんどは、ショウジョウバエと線虫、Caenorhabditis elegansの研究から来ています。 哺乳類の細胞表面ヘパラン硫酸プロテオグリカンの多くは、ハエやワームに同族体を持っています。

ハエと哺乳類のシステムを比較すると、構造と機能に多くの違いがありますが、ショウジョウバエglypicansとsyndecanのいくつかの機能は哺乳類で模倣されており、保存された機能を示唆しています。

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