Estrutura e Função de Proteoglicanos

Proteoglicanos são onipresentes moléculas que funcionam como componentes importantes da matriz extracelular. Estas proteínas são compostas por cadeias glicosaminoglicanas que estão covalentemente ligadas a um núcleo proteico. Apesar de apenas um punhado de proteínas terem a propensão para se tornarem proteoglicanos, a sua gama de funções e potenciais papéis no desenvolvimento do organismo é extremamente ampla.

Este artigo irá cobrir:

• Estrutura dos proteoglicanos
• funções Celulares
• transdução de Sinal
• Funções em organismos modelo

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Estrutura dos proteoglicanos

> Carboidratos

Proteoglicanos agir como polissacarídeos, ao invés de incluir proteínas como 95% de seu peso é composto de glicosaminoglicano. As cadeias glicosaminoglicanas consistem em unidades alternadas de hexosamina e ácido hexurónico ou galactose. Existem também regiões de ligação dos glicopeptídeos que ligam as cadeias polissacáridas às proteínas do núcleo que contêm oligossacáridos ligados a N e/ou o.

a sequência polimérica regular dos glicosaminoglicanos é o resultado das unidades repetitivas das cadeias glicosaminoglicanas. No entanto, um estudo das cadeias glicosaminoglicanas revelou uma heterogeneidade acentuada nas unidades individuais de polissacáridos.

proteínas do núcleo

proteoglicanos podem ser classificados com base nas suas proteínas do núcleo. Por exemplo, uma família consiste em grandes proteoglicanos de sulfato de condroitina extracelular que podem interagir especificamente com o ácido hialurônico. Vários proteoglicanos na matriz extracelular e proteoglicanos presentes em diferentes tecidos conjuntivos pertencem a esta categoria.

outra família de proteoglicano consiste em pequenas proteínas homólogas do núcleo que incluem uma ou duas cadeias glicosaminoglicanas. Estas pequenas proteínas do núcleo incluem a decorina, o biglicano, a fibromodulina, etc. Os proteoglicanos do sulfato de heparano estão presentes na membrana extracelular ou subterrânea e estão relacionados com o proteoglicano do sulfato de heparano secretado pela linha de células tumorais de Engelbreth-Holm-Swarm (EHS).

os serglicanos são proteoglicanos intracelulares que consistem em sequências proteicas principais de unidades de serina e glicina que são fortemente substituídas por cadeias heparinas. Todas as proteínas do núcleo contêm um domínio de substituição glicosaminoglicano e a maioria dos proteoglicanos estão ligados a macromoléculas presentes na matriz extracelular através de domínios que estão presentes nas proteínas do núcleo.

domínios de substituição de glicosaminoglicanos

as cadeias de glicosaminoglicanos estão ligadas aos resíduos de serina que estão presentes nas proteínas do núcleo. O alongamento da cadeia é iniciado por xilosilação de resíduos de serina específicos. As unidades de serina susceptíveis à xilosilação ocorrem na sequência específica do tetrapeptido que é precedida por alguns resíduos ácidos. Demonstrou-se que os peptídeos sintéticos que contêm esta sequência são substratos adequados para a xilosilação in vitro.

funções Celulares

Todos os processos celulares envolvem interações na superfície da célula, incluindo a interação da célula com a matriz, com outras células, bem como com ligandos. Estas interacções envolvem proteoglicanos, uma vez que estas moléculas se ligam avidamente às proteínas e estão abundantemente presentes na superfície.

em um estudo, o papel dos proteoglicanos heparan sulfato foi descrito durante os estágios críticos de desenvolvimento, incluindo geração e diferenciação de neurônios, orientação axonal, desenvolvimento Sinapse, etc.Um dos comportamentos críticos das células tumorais é uma invasão local e metástases distantes. Estes comportamentos envolvem adesão às células, motilidade e crescimento – todos estes fatores são influenciados por proteoglicanos.

outro estudo demonstrou que os proteoglicanos heparan sulfato podem inibir ou melhorar estas actividades com base no tipo celular ou tecidular, na fisiopatologia do tumor e no passo específico da metástase que é afectada.

transdução do sinal

as duas principais famílias de proteoglicanos heparan sulfato de superfície celular são sindecanos e glipicanos. Estas duas famílias ligam-se a vários factores de crescimento e proteínas de matriz e estão envolvidas em várias vias de transdução de sinais implicadas na proliferação de células e alterações da forma celular.

os Sindecanos são proteínas transmembranares que estão ligadas à membrana celular usando âncoras lipídicas glicosilfosfatidilinositol (GPI). Existem quatro proteínas sindecanas conhecidas de mamíferos. Embora a estrutura destas proteínas seja bastante semelhante a vários domínios citoplásmicos partilhados, justamembranos e transmembranas, elas também têm regiões distintas e distribuições dentro das células. Ambos os parceiros de proteínas conservadas e divergentes têm papéis nas funções celulares e de desenvolvimento dos proteoglicanos.Estudos recentes realizados em Drosophila, ratinhos e humanos mostraram como os proteoglicanos podem ser implicados no crescimento e diferenciação celular. Eles também têm papéis particulares para regular as moléculas envolvidas em vias de sinalização, tais como FGFs, BMPs, Wnts, Hhs, IGFs, etc. No entanto, o mecanismo exato de como essas moléculas funcionam ainda não é completamente compreendido.

Functions in model organisms

Most of the information about how proteoglycans function comes from studies in the fruit fly and nematode worm, Caenorhabditis elegans. Muitos dos proteoglicanos de superfície celular de mamíferos têm homólogos em moscas e vermes.Apesar de existirem muitas diferenças na estrutura e função quando os sistemas fly e mamífero são comparados, várias funções dos glipicanos de Drosophila e sindecano são imitadas em mamíferos, sugerindo funções conservadas.

Leitura Adicional

• todo o conteúdo de adesão celular
• O que é adesão celular?
• Visão Geral da adesão à matriz celular
• Qual é a matriz extracelular?
• Qual é a transição epitelial-mesenquimal (EMT)?

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