Struktur og funktion af proteoglycaner

proteoglycaner er allestedsnærværende molekyler, der fungerer som kritiske komponenter i den ekstracellulære matrice. Disse proteiner er sammensat af glycosaminoglycan-kæder, der er kovalent bundet til en proteinkerne. Selvom kun en håndfuld proteiner har tilbøjelighed til at blive proteoglycaner, er deres række funktioner og potentielle roller i organismernes udvikling ekstremt bred.

denne artikel vil dække:

• struktur af proteoglycaner
• cellulære funktioner
• signaltransduktion
• funktioner i modelorganismer

VectorMine |

struktur af proteoglycaner

kulhydrat

proteoglycaner fungerer som polysaccharider snarere end end proteiner som 95% af deres vægt består af glycosaminoglycan. Glykosaminoglycan kæder består af vekslende geksosamin og geksuronsyre eller galactose enheder. Der er også glycopeptidbindingsregioner, der forbinder polysaccharidkæderne med kerneproteinerne, der indeholder n – og/eller O-bundne oligosaccharider.

den regelmæssige polymersekvens af glycosaminoglycaner er et resultat af de gentagne enheder af glycosaminoglycan-kæder. Imidlertid afslørede en undersøgelse af glycosaminoglycan-kæder markant heterogenitet i de individuelle polysaccharidenheder.

Kerneproteiner

proteoglycaner kan klassificeres på basis af deres kerneproteiner. For eksempel består en familie af store ekstracellulære chondroitinsulfatproteoglycaner, der specifikt kan interagere med hyaluronsyre. Flere proteoglycaner i den ekstracellulære Matrice og proteoglycaner, der er til stede i forskellige bindevæv, hører til denne kategori.

en anden familie af proteoglycan består af små homologe kerneproteiner, der omfatter en eller to glycosaminoglycan-kæder. Disse små kerneproteiner omfatter decorin, biglycan, fibromodulin osv. Heparansulfatproteoglycaner er til stede i den ekstracellulære eller kældermembran og er relateret til heparansulfatproteoglycan udskilt af Engelbreth-Holm-sværm (EHS) tumorcellelinie.

serglykanerne er intracellulære proteoglycaner, der består af kerneproteinsekvenser af serin-og glycin-enheder, der er stærkt substitueret med heparan-kæder. Alle kerneproteiner indeholder et glycosaminoglycan-substitutionsdomæne, og de fleste proteoglycaner er bundet til makromolekyler, der er til stede i den ekstracellulære matrice gennem domæner, der er til stede i kerneproteinerne.

Glycosaminoglycan-substitutionsdomæner

glycosaminoglycan-kæderne er bundet til de serinrester, der er til stede i kerneproteinerne. Forlængelsen af kæden initieres ved ksylosylering af specifikke serinrester. Serinenhederne, der er modtagelige for ksylosylering, forekommer i den specifikke tetrapeptidsekvens, der indledes med et par sure rester. Syntetiske peptider, der indeholder denne sekvens, har vist sig at være tilstrækkelige substrater til ksylosylering in vitro.

cellulære funktioner

alle cellulære processer involverer interaktioner på overfladen af cellen, herunder interaktionen af cellen med matricen, med andre celler såvel som med ligander. Disse interaktioner involverer proteoglycaner, da disse molekyler binder ivrigt med proteinerne og er rigeligt til stede på overfladen.

i en undersøgelse blev heparansulfatproteoglycans rolle beskrevet under de kritiske udviklingsstadier, herunder generering og differentiering af neuroner, aksonal vejledning, synapsudvikling osv.

en af de kritiske adfærd hos tumorceller er en lokal invasion og fjern metastase. Disse adfærd involverer vedhæftning til celler, motilitet og vækst – alle disse faktorer er påvirket af proteoglycaner.

en anden undersøgelse viste, at heparansulfatproteoglycaner enten kan hæmme eller forbedre disse aktiviteter baseret på celle-eller vævstypen, tumorens patofysiologi og det specifikke trin af metastase, der påvirkes.

signaltransduktion

de to største familier af celleoverfladeheparansulfatproteoglycaner er syndekaner og glypikaner. Disse to familier binder sig til flere vækstfaktorer og matriceproteiner og er involveret i forskellige signaltransduktionsveje impliceret i spredning af celler og celleformændringer.

Syndecans er transmembranproteiner, der er bundet til cellemembranen ved hjælp af glycosylphosphatidylinositol (GPI) lipidankre. Der er fire kendte pattedyrs syndecanproteiner. Mens strukturen af disse proteiner ligner meget flere delte cytoplasmatiske, sidestillede og transmembrane domæner, har de også forskellige regioner og fordelinger inde i celler. Både konserverede og divergerende proteinpartnere har roller i proteoglycans cellulære og udviklingsmæssige funktioner.

nylige undersøgelser udført i Drosophila, mus og mennesker viste, hvordan proteoglycaner kan impliceres i cellevækst og differentiering. De har også særlige roller til at regulere de molekyler, der er involveret i signalveje, såsom FGF ‘er, BMP’ er, vnt ‘er, Hhs, IGF’ er osv. Imidlertid er den nøjagtige mekanisme for, hvordan disse molekyler fungerer, stadig ikke helt forstået.

funktioner i modelorganismer

de fleste af oplysningerne om, hvordan proteoglycaner fungerer, kommer fra undersøgelser i frugtflue og nematodeorm, Caenorhabditis elegans. Mange af pattedyrs celleoverfladen heparan sulfat proteoglycaner har homologer i flyve og orm.

mens der er mange forskelle i struktur og funktion, når flyve-og pattedyrsystemer sammenlignes, efterlignes flere funktioner af Drosophila glypicans og syndecan hos pattedyr, hvilket antyder konserverede funktioner.

yderligere læsning

• alt Celleadhæsionsindhold
• Hvad er Cellecelleadhæsion?
• Cell-Matrice Adhæsionsoversigt
• Hvad er den ekstracellulære Matrice?
• Hvad er Epithelial-mesenkymal overgang (EMT)?

citater