Struktura i funkcja proteoglikanów

proteoglikany są wszechobecnymi cząsteczkami, które funkcjonują jako krytyczne składniki macierzy zewnątrzkomórkowej. Białka te składają się z łańcuchów glikozaminoglikanów, które są kowalencyjnie przyłączone do rdzenia białkowego. Chociaż tylko kilka białek ma skłonność do stania się proteoglikanami, ich zakres funkcji i potencjalnych ról w rozwoju organizmu jest niezwykle szeroki.

ten artykuł obejmie:

• struktura proteoglikanów
• funkcje komórkowe
• transdukcja sygnału
• funkcje w organizmach modelowych

Wektormina |

struktura proteoglikanów

węglowodany

proteoglikany działają jak polisacharydy, a nie białka, ponieważ 95% ich masy składa się z glikozaminoglikanu. Łańcuchy glikozaminoglikanów składają się z naprzemiennych jednostek heksozaminy i kwasu heksuronowego lub galaktozy. Istnieją również regiony wiązania glikopeptydowego, które łączą łańcuchy polisacharydowe z białkami rdzeniowymi, które zawierają n-i / lub o-połączone oligosacharydy.

regularna Sekwencja polimerowa glikozaminoglikanów jest wynikiem powtarzających się jednostek łańcuchów glikozaminoglikanów. Jednak badanie łańcuchów glikozaminoglikanów wykazało wyraźną heterogeniczność w poszczególnych jednostkach polisacharydowych.

białka rdzeniowe

proteoglikany można sklasyfikować na podstawie ich białek rdzeniowych. Na przykład jedna rodzina składa się z dużych zewnątrzkomórkowych proteoglikanów siarczanu chondroityny, które mogą specyficznie wchodzić w interakcje z kwasem hialuronowym. Kilka proteoglikanów w macierzy pozakomórkowej i proteoglikanów obecnych w różnych tkankach łącznych należy do tej kategorii.

inna rodzina proteoglikanów składa się z małych homologicznych białek rdzeniowych, które zawierają jeden lub dwa łańcuchy glikozaminoglikanów. Te małe białka rdzeniowe obejmują decorin, biglikan, fibromodulinę itp. Proteoglikany siarczanu heparanu są obecne w błonie pozakomórkowej lub podstawnej i są związane z proteoglikanem siarczanu heparanu wydzielanym przez linię komórek nowotworowych Engelbretha-Holma-Swarm (EHS).

serglikany są wewnątrzkomórkowymi proteoglikanami, które składają się z rdzeniowych sekwencji białkowych jednostek seryny i glicyny, które są silnie podstawione łańcuchami heparanowymi. Wszystkie białka rdzeniowe zawierają domenę podstawienia glikozaminoglikanów, a większość proteoglikanów jest przyłączona do makrocząsteczek obecnych w macierzy zewnątrzkomórkowej poprzez domeny obecne w białkach rdzeniowych.

domeny podstawienia glikozaminoglikanów

łańcuchy glikozaminoglikanów są związane z resztami serynowymi obecnymi w białkach rdzeniowych. Wydłużenie łańcucha jest inicjowane przez ksylozylację specyficznych reszt serynowych. Jednostki serynowe, które są podatne na ksylozylację, występują w specyficznej sekwencji tetrapeptydowej, która jest poprzedzona kilkoma kwasowymi resztami. Wykazano, że syntetyczne peptydy zawierające tę sekwencję są odpowiednimi substratami do ksylozylacji in vitro.

funkcje komórkowe

wszystkie procesy komórkowe obejmują interakcje na powierzchni komórki, w tym interakcje komórki z matrycą, z innymi komórkami, a także z ligandami. Interakcje te obejmują proteoglikany, ponieważ cząsteczki te wiążą się z białkami i są obficie obecne na powierzchni.

w jednym z badań opisano rolę proteoglikanów siarczanu heparanu w krytycznych stadiach rozwoju, w tym w generowaniu i różnicowaniu neuronów, orientacji aksonalnej, rozwoju synaps itp.

jednym z krytycznych zachowań komórek nowotworowych jest inwazja miejscowa i przerzuty odległe. Zachowania te obejmują przyleganie do komórek, ruchliwość i wzrost – wszystkie te czynniki są pod wpływem proteoglikanów.

inne badanie wykazało, że proteoglikany siarczanu heparanu mogą hamować lub nasilać te działania w oparciu o typ komórki lub tkanki, patofizjologię guza i specyficzny etap przerzutów, który jest dotknięty.

transdukcja sygnału

dwie główne rodziny proteoglikanów siarczanu heparanu powierzchni komórek to syndekany i glipikany. Te dwie rodziny wiążą się z kilkoma czynnikami wzrostu i białkami matrycy i biorą udział w różnych szlakach transdukcji sygnału uwikłanych w proliferację komórek i zmiany kształtu komórki.

Syndekany są białkami przezbłonowymi, które są połączone z błoną komórkową za pomocą kotwic lipidowych glikozylofosfatydyloinozytolu (GPI). Istnieją cztery znane białka syndekanu ssaków. Podczas gdy struktura tych białek jest dość podobna do kilku wspólnych domen cytoplazmatycznych, przeciwstawnych i transbłonowych, mają one również odrębne regiony i dystrybucje wewnątrz komórek. Zarówno konserwowane, jak i rozbieżne białka odgrywają rolę w komórkowych i rozwojowych funkcjach proteoglikanów.

ostatnie badania przeprowadzone na Drosophila, myszy i ludzi wykazały, jak proteoglikany mogą być zaangażowane w wzrost i różnicowanie komórek. Mają również szczególną rolę w regulowaniu cząsteczek zaangażowanych w szlaki sygnałowe, takich jak FGFs, BMPs, Wnts, Hhs, IGFs itp. Jednak dokładny mechanizm działania tych cząsteczek wciąż nie jest do końca poznany.

funkcje w organizmach modelowych

większość informacji o tym, jak funkcjonują proteoglikany, pochodzi z badań na muszkach owocowych i robakach nicieni, Caenorhabditis elegans. Wiele proteoglikanów siarczanu heparanu powierzchniowych komórek ssaków ma homologi U Much i robaków.

chociaż istnieje wiele różnic w strukturze i funkcji, gdy porównuje się systemy muchówek i ssaków, kilka funkcji Glipikanów Drosophila i syndekanu jest naśladowanych u ssaków, co sugeruje funkcje zachowane.

Czytaj dalej

• Cała zawartość adhezji komórek
• co to jest adhezja komórek?
• opis adhezji komórek do macierzy
• czym jest macierz pozakomórkowa?
• co to jest przejście nabłonkowo-mezenchymalne (EMT)?

Cytaty