Structuur en functie van proteoglycanen

proteoglycanen zijn alomtegenwoordige moleculen die functioneren als kritische componenten van de extracellulaire matrix. Deze proteã nen zijn samengesteld uit glycosaminoglycaanketens die covalent aan een eiwitkern zijn verbonden. Hoewel enkel een handvol proteã nen de neiging hebben om proteoglycans te worden, is hun waaier van functies en potentiële rollen in organismeontwikkeling uiterst breed.

Dit artikel zal dekken:

• Structuur van proteoglycanen
• Cellulaire functies
• signaaltransductie
• Functies in het organisme

VectorMine |

Structuur van proteoglycanen

Koolhydraten

Proteoglycanen fungeren als polysacchariden plaats van eiwitten als 95% van hun gewicht bestaat glycosaminoglycaan. De glycosaminoglycaanketens bestaan uit afwisselend hexosamine en hexuronzuur of galactose-eenheden. Er zijn ook gebieden van de glycopeptideverbinding die de polysaccharideketens met de kernproteã nen verbinden die N – en/of O-verbonden oligosacchariden bevatten.

de regelmatige polymeersequentie van glycosaminoglycanen is het resultaat van de herhaalde eenheden van glycosaminoglycaanketens. Echter, een studie van glycosaminoglycaanketens toonde duidelijke heterogeniteit aan in de individuele polysaccharide-eenheden.

Kerneiwitten

proteoglycanen kunnen worden ingedeeld op basis van hun kerneiwitten. Bijvoorbeeld, bestaat één familie uit grote extracellulaire chondroitinesulfaat proteoglycans die specifiek met hyaluronzuur kunnen in wisselwerking staan. Verscheidene proteoglycans in de extracellulaire matrijs en proteoglycans huidig in verschillende bindweefsels behoren tot deze categorie.

een andere familie proteoglycaan bestaat uit kleine homologe kerneiwitten die één of twee glycosaminoglycaanketens bevatten. Deze kleine kernproteã nen omvatten decorin, biglycan, fibromodulin, enz. De proteoglycanen van het heparansulfaat zijn aanwezig in het extracellulaire of keldermembraan en zijn verwant aan het proteoglycaan van het heparansulfaat dat door engelbreth-Holm-zwerm (EHS) tumorcellijn wordt afgescheiden.

de serglycanen zijn intracellulaire proteoglycanen die bestaan uit kerneiwitsequenties van serine-en glycine-eenheden die sterk worden vervangen door heparanketens. Alle kernproteã nen bevatten een glycosaminoglycaan substitutiedomein en de meeste proteoglycans zijn in bijlage aan macromoleculen huidig in de extracellulaire matrijs door domeinen die in de kernproteã nen aanwezig zijn.

glycosaminoglycaansubstitutiedomeinen

de glycosaminoglycaanketens worden gebonden aan de serineresiduen die aanwezig zijn in de kerneiwitten. De verlenging van de keten wordt geïnitieerd door xylosylation van specifieke serineresiduen. De serine-eenheden die vatbaar zijn voor xylosylatie komen voor in de specifieke tetrapeptideopeenvolging die door een paar zure residuen wordt voorafgegaan. Synthetische peptides die deze opeenvolging bevatten zijn getoond om adequate substraten voor xylosylation in vitro te zijn.

cellulaire functies

alle cellulaire processen omvatten interacties aan het celoppervlak, inclusief de interactie van de cel met de matrix, met andere cellen en met liganden. Deze interactie impliceert proteoglycans aangezien deze molecules gretig met de proteã nen binden en overvloedig aanwezig op de oppervlakte zijn.

in één studie werd de rol van heparansulfaatproteoglycanen beschreven tijdens de kritieke ontwikkelingsstadia, waaronder de generatie en differentiatie van neuronen, axonale geleiding, synapsontwikkeling, enz.

een van de kritische gedragingen van tumorcellen is een lokale invasie en verre metastase. Dit gedrag impliceert het aanhangen aan cellen, motiliteit, en de groei – al deze factoren worden beà nvloed door proteoglycans.

een ander onderzoek toonde aan dat heparansulfaatproteoglycanen deze activiteiten kunnen remmen of versterken op basis van het cel-of weefseltype, de pathofysiologie van de tumor en de specifieke stap van metastase die wordt beïnvloed.

signaaltransductie

de twee belangrijkste families van celoppervlak heparansulfaat proteoglycanen zijn syndecanen en glypicanen. Deze twee families binden aan verscheidene de groeifactoren en matrijsproteã nen en zijn betrokken bij diverse wegen van de signaaltransductie die bij de proliferatie van cellen en de veranderingen van de celvorm worden betrokken.

Syndecanen zijn transmembraaneiwitten die met behulp van glycosylfosfatidylinositol (GPI) lipidenankers aan het celmembraan zijn gekoppeld. Er zijn vier bekende syndecaan-eiwitten van zoogdieren. Terwijl de structuur van deze proteã nen vrij gelijkaardig aan verscheidene gedeelde cytoplasmic, juxtamembrane en transmembrane domeinen is, hebben zij ook verschillende gebieden en distributies binnen cellen. Zowel behouden als divergente eiwitpartners hebben rollen in de cellulaire en ontwikkelingsfuncties van proteoglycans.Recente studies uitgevoerd bij Drosophila, muizen en mensen toonden aan hoe proteoglycanen betrokken kunnen zijn bij celgroei en celdifferentiatie. Zij hebben ook bijzondere rollen om de molecules te regelen betrokken bij signalerende wegen, zoals FGFs, BMPs, Wnts, Hhs, IGFs, enz. Nochtans, wordt het nauwkeurige mechanisme van hoe deze molecules functioneren nog niet volledig begrepen.

functies in modelorganismen

de meeste informatie over de werking van proteoglycanen is afkomstig van studies bij de fruitvlieg en nematodeworm Caenorhabditis elegans. Veel van de zoogdierceloppervlakte heparan sulfaat proteoglycanen hebben homologen in vlieg en worm.Hoewel er veel verschillen zijn in structuur en functie wanneer vlieg-en zoogdiersystemen worden vergeleken, worden verschillende functies van de Drosophila glypicans en syndecan bij zoogdieren nagebootst, wat wijst op geconserveerde functies.

verdere aflezing

• alle celadhesie
• Wat is Cel-celadhesie?
• Celmatrixadhesie overzicht
• Wat is de extracellulaire Matrix?
• Wat is de epitheliale-mesenchymale overgang (EMT)?

citaten