Structura și funcția proteoglicanilor

proteoglicanii sunt molecule omniprezente care funcționează ca componente critice ale matricei extracelulare. Aceste proteine sunt compuse din lanțuri de glicozaminoglican care sunt atașate covalent la un nucleu proteic. Chiar dacă doar o mână de proteine au tendința de a deveni proteoglicani, gama lor de funcții și roluri potențiale în dezvoltarea organismului este extrem de largă.

acest articol va acoperi:

• structura proteoglicanilor
• funcții celulare
• transducția semnalului
• funcții în organismele model

Vectormină |

structura proteoglicanilor

carbohidrați

proteoglicanii acționează mai degrabă ca polizaharide decât proteinele ca 95% din greutatea lor este compus din glicozaminoglican. Lanțurile de glicozaminoglican constau în unități alternative de hexozamină și acid hexuronic sau galactoză. Există, de asemenea, regiuni de legătură glicopeptidică care leagă lanțurile polizaharidice de proteinele de bază care conțin oligozaharide legate de N și/sau O.

secvența polimerică regulată a glicozaminoglicanilor este rezultatul unităților repetitive ale lanțurilor glicozaminoglican. Cu toate acestea, un studiu al lanțurilor de glicozaminoglican a evidențiat o eterogenitate marcată în unitățile individuale de polizaharide.

proteinele de bază

proteoglicanii pot fi clasificați pe baza proteinelor lor de bază. De exemplu, o familie constă din proteoglicani mari de sulfat de condroitină extracelulară care pot interacționa în mod specific cu acidul hialuronic. Mai mulți proteoglicani din matricea extracelulară și proteoglicanii prezenți în diferite țesuturi conjunctive aparțin acestei categorii.

o altă familie de proteoglican constă din proteine de bază omoloage mici care includ una sau două lanțuri de glicozaminoglican. Aceste proteine de bază mici includ decorin, biglycan, fibromodulin etc. Proteoglicanii Heparan sulfat sunt prezenți în membrana extracelulară sau bazală și sunt legați de proteoglicanul heparan sulfat secretat de linia celulară tumorală Engelbreth-Holm-Swarm (EHS).

serglicanii sunt proteoglicani intracelulari care constau din secvențe proteice de bază ale unităților de serină și glicină care sunt puternic substituite cu lanțuri de heparan. Toate proteinele de bază conțin un domeniu de substituție glicozaminoglican și majoritatea proteoglicanilor sunt atașați la macromolecule prezente în matricea extracelulară prin domenii care sunt prezente în proteinele de bază.

domenii de substituție glicozaminoglican

lanțurile glicozaminoglican sunt legate de reziduurile de serină care sunt prezente în proteinele de bază. Alungirea lanțului este inițiată prin xilozilarea reziduurilor specifice de serină. Unitățile serine care sunt susceptibile la xilozilare apar în secvența specifică de tetrapeptide care este precedată de câteva reziduuri acide. Peptidele sintetice care conțin această secvență s-au dovedit a fi substraturi adecvate pentru xilozilare in vitro.

funcții celulare

toate procesele celulare implică interacțiuni la suprafața celulei, inclusiv interacțiunea celulei cu matricea, cu alte celule, precum și cu liganzi. Aceste interacțiuni implică proteoglicani, deoarece aceste molecule se leagă avid de proteine și sunt prezente abundent la suprafață.

într-un studiu, rolul proteoglicanilor heparan sulfat a fost descris în etapele critice de dezvoltare, inclusiv generarea și diferențierea neuronilor, ghidarea axonală, dezvoltarea sinapselor etc.

unul dintre comportamentele critice ale celulelor tumorale este o invazie locală și metastaze îndepărtate. Aceste comportamente implică aderarea la celule, motilitate și creștere – toți acești factori sunt influențați de proteoglicani.

un alt studiu a arătat că proteoglicanii heparan sulfat pot inhiba sau spori aceste activități pe baza tipului de celulă sau țesut, fiziopatologia tumorii și etapa specifică a metastazelor care este afectată.

transducția semnalului

cele două familii majore de proteoglicani heparan sulfat de suprafață celulară sunt sindecani și glypicani. Aceste două familii se leagă de mai mulți factori de creștere și proteine matrice și sunt implicate în diferite căi de transducție a semnalului implicate în proliferarea celulelor și modificările formei celulare.

Sindecanii sunt proteine transmembranare care sunt legate de membrana celulară folosind ancore lipidice glicozilfosfatidilinozitol (GPI). Există patru proteine sindecane de mamifere cunoscute. În timp ce structura acestor proteine este destul de similară cu mai multe domenii citoplasmatice, juxtamembranare și transmembranare comune, ele au, de asemenea, regiuni și distribuții distincte în interiorul celulelor. Atât partenerii proteici conservați, cât și cei Divergenți au roluri în funcțiile celulare și de dezvoltare ale proteoglicanilor.

studii recente efectuate pe Drosophila, șoareci și oameni au arătat cum proteoglicanii pot fi implicați în creșterea și diferențierea celulelor. De asemenea, au roluri speciale pentru a regla moleculele implicate în căile de semnalizare, cum ar fi FGFs, BMPs, Wnts, Hhs, IGFs etc. Cu toate acestea, mecanismul exact al modului în care funcționează aceste molecule nu este încă complet înțeles.

funcționează în organismele model

majoritatea informațiilor despre modul în care funcționează proteoglicanii provin din studiile efectuate pe musca fructelor și viermele nematod, Caenorhabditis elegans. Multe dintre proteoglicanii heparan sulfat de suprafață a celulelor de mamifere au omologi în muscă și vierme.

deși există multe diferențe în structură și funcție atunci când sunt comparate sistemele de muște și mamifere, mai multe funcții ale Drosophila glypicans și syndecan sunt imitate la mamifere, sugerând funcții conservate.

lecturi suplimentare

• tot conținutul de aderență celulară
• ce este aderența celulă-celulă?
• Prezentare generală a aderenței matricei celulare
• ce este matricea extracelulară?
• ce este tranziția epitelial-mezenchimală (EMT)?

citări