- מבנה ותכונותיהם של פרוטאוגליקנים
- חֶלְבּוֹן
- גלוקוזמינוגליקנים
- פוּנקצִיָה
- פונקציות תא
- דוגמאות לפרוטאוגליקנים
- אגרגנו
- שקנאי
- דקורין
- הפניות
Proteoglycans הם חלבוני glycosylated, בדרך כלל משויכים anionic מהתמיר גליקוז (GAGs). לרוב הם נמצאים בחלק החיצוני של קרום התא או "ממלאים" את החלל החוץ תאי, ולכן הם חלק מרקמות חיבור רבות.
מבין מקרולולקולות מורכבות אלה, הנבדקים והניתוחים ביותר היו אלו של תאי סחוס בבעלי חיים בעלי חוליות, מכיוון שהמטריקס החוץ תאי בהם הוא מהווה יותר מ- 90% מהמשקל היבש של הרקמה שהם מרכיבים, שם הם משפיעים, בין היתר, עמידות לדחיסה.
מבנה המטריצה החוץ תאית המרכיבה את הסחוס ההייליני (מקור: ראה עמוד למחבר / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) באמצעות Wikimedia Commons)
מבחינה מבנית, פרוטאוגליקנים תורמים לארגון המטריצה החוץ תאית, המעניקה לרקמות בודדות או לתאים רבים את התכונות הפיזיקליות המובחנות ביותר שלהם. יתר על כן, אלה חשובים עבור אירועי תקשורת ואיתות בין-תאיים רבים.
הם נמצאים בשפע להפליא, בכל מקום (הם נמצאים בסוגים רבים של תאים) וחלבונים מורכבים, שתפקידיהם הביולוגיים ותכונותיהם הביוכימיות נובעים באופן בסיסי מהתכונות של רכיבי הפחמימות שלהם, אשר בעלי יכולת הידרציה נהדרת.
הם משתתפים באופן פעיל בתקשורת בין-תאית, בתהליכי הדבקה ונדידה והשתתפו בפיתוח רקמות שונות אצל בעלי חיים, כמו הרשתות perineuronal של מערכת העצבים.
מבנה ותכונותיהם של פרוטאוגליקנים
פרוטוגליקנים הם חלבונים גליקוזילטיים על המשטח החוץ תאי, אם כי ישנם כאלה שניתן למצוא בתאים תוך תאיים. בדרך כלל מדובר במולקולות בשפע מאוד, אך שפע שלהן תלוי בסוג התא הנחשב.
בדרך כלל, חלק הפחמימות של פרוטאוגליקן מורכב ממולקולות גליקוזמינוגליקן, שהן פוליסכרידים לינאריים המורכבים מחוזרים על דיסכרידים, לרוב מסוכר אמינו אצטילטי המתחלף לחומצה אורונית.
המבנה הכללי שלה, אפוא, מורכב מ"ליבה "חלבונית שיכולה להתחבר ליותר ממאה שרשראות גליקוזמיןוגליקן לא מסועפות, המקושרות באמצעות O- גליקוזילציה.
מדובר במולקולות מגוונות למדי מבחינת מבנה, צורה ותפקוד. בתאים של בעלי חוליות, למשל, זוהו כמה שילובים של סוגים שונים של חלבונים וכיתות שונות של גליקוזמיןוגליקנים, כלומר:
חֶלְבּוֹן
- חלבוני טרנסממברנה פני השטח (מטריקס חוץ תאי)
- חלבונים המקושרים באופן קוואליאני לעוגני גליקוזילפוספטיל-נוזיטול (GPI)
גלוקוזמינוגליקנים
- Hyaluronan (HA)
- כונדרויטין סולפט (CS)
- קרטן סולפט (KS)
- דרמטאן סולפט (DS)
- הפטראן סולפט (HS)
סכמת פרוטאוגיקנים וכמה שילובים של גליקוזמיןוגליקנים (מקור: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) באמצעות Wikimedia Commons)
חלק מהפרוטאוגליקנים כמו סינדיקנים שהם חלבוני טרנסממברנה, מחוברים לשתי שרשראות של הפראפט סולפט ו -1 של כונדרויטין סולפט; בינתיים, בפרוטאוגליקן אחר, אגרקאן (ספציפי לסחוס) יש כמאה שרשראות של כונדרויטין סולפט ו -30 של קרטן סולפט.
מהאמור לעיל מובן כי מאפייני הגליקוזילציה של כל חלבון, כמו גם סוג התא שאליו הוא שייך, הם אלה המגדירים את זהותו של כל פרוטוגליקן על פני התא.
פוּנקצִיָה
תפקידיהם תלויים בתכונות המבניות של פרוטוגליקנים. זה נכון במיוחד לגבי אותם מאפיינים שקשורים לחלק הגליקוזאמינוגליקני, מכיוון שמולקולות אלה הן המאפשרות לחלבון ליצור אינטראקציה עם אלמנטים אחרים על פני התא.
אותם חלבונים העשירים בשאריות הפטראן סולפט יכולים להיקשר בקלות יחסית לגורמי גדילה שונים, לרכיבים אחרים במטריקס החוץ תאי, לאנזימים, מעכבי פרוטאז, כימוקינים וכו ', ולכן הם ממלאים תפקיד מהותי בהולכה של אותות לסביבה התוך תאית.
לפיכך, פרוטאוגליקנים יכולים למלא פונקציות מבניות במטריקס או שהם יכולים להיות בעלי פונקציות ספציפיות יותר בהעברת הודעות מהסביבה החוץ תאית למרחב הציטוסולי.
בשנים האחרונות ההתעניינות בחקר חלבוני חלבון גדלה במידה ניכרת, עובדה שקשורה לגילוי החשיבות שיש למולקולות אלה במצבים פתולוגיים מסוימים בבני אדם.
דוגמא לכך היא תסמונת סימפסון-גולבי-בכמל (GBSS), המאופיינת בגידול מוגזם לפני-לידה, מומים מולדים ורגישות להיווצרות גידולים הקשורים למוטציות בפרוטוגליקן עשיר בסולפט ההפרן. ועוגן על ידי GPI.
פרוטאוגליקנים עיקריים של העורקים וכלי הדם. המשקל המולקולרי של ליבת החלבון מוצג (מקור: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) באמצעות Wikimedia Commons)
פונקציות תא
כמעט כל התהליכים הסלולריים המערבים אינטראקציות מולקולריות על פני התא, כמו אינטראקציות בין תא מטריצה, תא ותא ליגנד, צריכים לעשות בצורה כזו או אחרת עם פרוטוגליקנים, מכיוון שהם מסוגלים להיקשר לכמויות גדולות. של מולקולות אחרות ושופעות במידה ניכרת על פני השטח.
במהלך התפתחות מערכת העצבים וגם במהלך פלישת גידול וגרורות, כלומר אירועים שקשורים לתנועות ולהארכות תאים או הרחבות, proteoglycans מפעילים פונקציות מאוד אקטיביות.
חלבונים גליקוזילטיים אלו משתתפים גם בתהליכי הדבקה, התפשטות ויצירת צורת תאים, ואלו שהם חלבוני טרנסממברנה המחזיקים בתחום ציטוזולי משתתפים במערכות הולכה ואיתות.
דוגמאות לפרוטאוגליקנים
אגרגנו
Aggrecan הוא הפרוטאוגלקן העיקרי הקיים ברקמה סחוסית, הקשורה לרסיסים של "היאלורונאן" (glycosaminoglycan) הגליקוזיס במטריקס החוץ תאי של הכונדרוציטים.
Hyaluronan הוא גליקוזמיןוגליקני ליניארי המורכב משקעים לסירוגין של חומצה גלוקורונית ו- N-acetylglucosamine, שניתן למצוא גם על פני התא וגם במטריקס החוץ תאי ובתוך התאים.
קשירת ההיאלורונאן לאגרגרן מתרחשת באמצעות "חלבון מחייב" היוצר אגרגטים חשובים עם משקולות מולקולריות של עד כמה מיליוני דלטון.
מחלות מפרקים רבות הקשורות לגיל קשורות להגדלת אגרגן והצטברות היאלורונאן.
שקנאי
בגלומרולי הכליה, ממברנה המרתף מורכבת בעיקר מפרוטאוגליקאן המכונה pelecan, הקשור למנות של sulphate ההפרן. לפרוטאוגליקן זה תפקידים חשובים כאתר סלקטיביות מטען אניוני במהלך סינון גלומרולרי.
לפרוטאוגליקן זה יש ליבת החלבון הגדולה ביותר שנצפתה באחת מהמולקולות הללו, ומשערים כי תחום חלבון זה עשוי לקיים אינטראקציה עם מקרומולקולות אחרות הקיימות בקרום המרתף.
דקורין
Decorin הוא פרוטאוגליקן ביניים קטן ומאופיין בכך שיש לו שרשרת גליקוזמינוגליקנית אחת וגרעין חלבון קטן. זהו מרכיב חשוב ברקמות חיבור רבות, הוא נקשר לסיבי קולגן מסוג I ומשתתף בהרכבה של המטריצה החוץ תאית.
הפניות
- גודפרי, מ '(2002). מטריצה חוץ תאית. באסטמה ו- COPD (עמ '211-218). עיתונות אקדמית.
- Iozzo, RV, & Schaefer, L. (2015). צורה ותפקוד של חלבון-חלבון: נומינקלטור מקיף של חלבונים. ביולוגיה של מטריקס, 42, 11-55.
- Muncie, JM, & Weaver, VM (2018). התכונות הפיזיות והביוכימיות של המטריצה החוץ תאית מווסתות את גורל התא. בנושאים אקטואליים בביולוגיה התפתחותית (כרך 130, עמ '1-37). עיתונות אקדמית.
- פרירון, נ 'וברנפילד, מ' (2001, אפריל). פונקציות סלולריות של proteoglycans - מבט כולל. בסמינרים בביולוגיה של התא והתפתחות (כרך 12, מס '2, עמ' 65-67). עיתונות אקדמית.
- פטי, רי, וקאסידי, ג'יי.טי (2011). מבנה ותפקוד. בספר הלימוד לשיגרון ילדים (עמ '6-15). WB סאונדרס.
- Yanagishita, M. (1993). תפקוד הפרוטאוגליקנים במטריקס החוץ תאי. פתולוגיה בינלאומית, 43 (6), 283-293.