PROTEOGLIKANLAR: YAPI, ÖZELLIKLER, IŞLEV, ÖRNEKLER - BIYOLOJI

Proteoglikanlar genellikle glikozaminoglikan ikame (GAG) anyonik ilişkili glikosile proteinlerdir. Genellikle hücre zarının dışında bulunurlar veya hücre dışı boşluğu "doldururlar", bu nedenle birçok bağ dokusunun parçasıdırlar.

Bu karmaşık makromoleküllerden en çok incelenen ve analiz edilenler, omurgalı hayvanlarda kıkırdak hücreleridir, çünkü bunlardaki hücre dışı matris, diğer şeylerin yanı sıra, oluşturdukları dokunun kuru ağırlığının% 90'ından fazlasını oluşturur. sıkıştırmaya karşı direnç.

Hiyalin kıkırdağı oluşturan hücre dışı matrisin yapısı (Kaynak: Yazar için sayfaya bakınız / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), Wikimedia Commons aracılığıyla)

Yapısal olarak proteoglikanlar, birçok dokuya veya tek tek hücrelere en belirgin fiziksel özelliklerini veren hücre dışı matrisin organizasyonuna katkıda bulunur. Ayrıca bunlar, birçok hücre içi iletişim ve sinyalleşme olayı için önemlidir.

Biyolojik işlevleri ve biyokimyasal özellikleri temelde büyük bir hidrasyon kapasitesine sahip olan karbonhidrat bileşenlerinin özelliklerinden türetilen, son derece bol, her yerde bulunan (çeşitli hücre türlerinde bulunurlar) ve karmaşık proteinlerdir.

Hücreler arası iletişime, yapışma ve göç süreçlerine aktif olarak katılırlar ve ayrıca sinir sisteminin perinöronal ağları gibi hayvanlarda çeşitli dokuların gelişiminde rol oynarlar.

Proteoglikanların yapısı ve özellikleri

Proteoglikanlar, hücre içi bölmelerde bulunabilenler olmasına rağmen, hücre dışı yüzeydeki glikosile proteinlerdir. Genellikle çok bol moleküllerdir, ancak bollukları dikkate alınan hücre tipine bağlıdır.

Normal olarak, bir proteoglikanın karbonhidrat kısmı, genellikle üronik asit ile dönüşümlü olan asetillenmiş bir amino şekerden, tekrarlayan disakkaritlerden oluşan doğrusal polisakkaritler olan glikozaminoglikan moleküllerinden oluşur.

Bu nedenle genel yapısı, O-glikosilasyon ile bağlanan 100'den fazla dallanmamış glikozaminoglikan zinciri ile birleşebilen bir protein "çekirdeğinden" oluşur.

Yapı, şekil ve işlev bakımından oldukça çeşitli moleküllerdir. Omurgalı hayvanların hücrelerinde, örneğin, farklı protein türlerinin ve farklı glikozaminoglikan sınıflarının çeşitli kombinasyonları tanımlanmıştır, yani:

Protein

- Hücre yüzeyi transmembran proteinleri (hücre dışı matris)

- Glikosilfosfatidilinositol (GPI) çapalarına kovalent olarak bağlı proteinler)

Glukozaminoglikanlar

- Hyaluronan (HA)

- Kondroitin sülfat (CS)

- Keratan sülfat (KS)

- Dermatan sülfat (DS)

- Heparan sülfat (HS)

Proteoglikanlar ve bazı glikozaminoglikan kombinasyonları şeması (Kaynak: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), Wikimedia Commons aracılığıyla)

Transmembran proteinler olan sindekanlar gibi bazı proteoglikanlar, 2 heparan sülfat zincirine ve 1 kondroitin sülfata bağlanır; Bu arada, başka bir proteoglikan olan agrekan (kıkırdağa özgü) yaklaşık 100 kondroitin sülfat zinciri ve 30 uL keratan sülfat içerir.

Yukarıdakilerden, her proteinin glikosilasyon özelliklerinin yanı sıra ait olduğu hücre tipinin, hücre yüzeyindeki her proteoglikanın kimliğini tanımlayanlar olduğu anlaşılmaktadır.

fonksiyon

İşlevleri, proteoglikanların yapısal özelliklerine bağlıdır. Bu, özellikle glikozaminoglikan kısmı ile ilgili özellikler için geçerlidir, çünkü bu moleküller, proteinin hücre yüzeyindeki diğer elementlerle etkileşime girmesine izin verir.

Heparan sülfat kalıntıları bakımından zengin olan proteinler, farklı büyüme faktörlerine, hücre dışı matrisin diğer bileşenlerine, enzimlere, proteaz inhibitörlerine, kemokinlere vb. Göreceli olarak kolaylıkla bağlanabilir, bu nedenle transdüksiyonda temel bir rol oynarlar. hücre içi ortama sinyaller.

Dolayısıyla, proteoglikanlar matristeki yapısal fonksiyonları yerine getirebilir veya mesajların hücre dışı ortamdan sitozolik boşluğa iletilmesinde daha spesifik fonksiyonlara sahip olabilirler.

Son yıllarda, proteoglikan çalışmalarına olan ilgi önemli ölçüde artmıştır, bu da bu moleküllerin insanlarda bazı patolojik koşullarda taşıdığı önemin keşfedilmesiyle ilgili bir gerçektir.

Bunların bir örneği, abartılı doğum öncesi ve sonrası büyüme, doğum kusurları ve heparan sülfat bakımından zengin bir proteoglikandaki mutasyonlarla ilişkili tümör oluşumuna yatkınlıkla karakterize Simpson-Golabi-Behmel sendromudur (GBSS). ve GPI tarafından sabitlendi.

Arterlerin ve kan damarlarının ana proteoglikanları. Protein çekirdeğinin moleküler ağırlığı gösterilmiştir (Kaynak: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), Wikimedia Commons aracılığıyla)

Hücre fonksiyonları

Hücre-matrisi, hücre-hücre ve ligand-reseptör etkileşimleri gibi hücre yüzeyinde moleküler etkileşimleri içeren hemen hemen tüm hücresel süreçler, büyük miktarlarda bağlanabildikleri için proteoglikanlarla bir şekilde veya başka şekilde yapmak zorundadır. ve yüzeyde oldukça bol miktarda bulunur.

Sinir sisteminin gelişimi sırasında ve ayrıca bir tümör ve metastaz istilası sırasında, yani hareketler ve hücre uzantıları veya uzantıları ile ilgili olaylar sırasında proteoglikanlar çok aktif işlevlere sahiptir.

Bu glikosile proteinler aynı zamanda yapışma, proliferasyon ve hücre şeklinin oluşturulması süreçlerine de katılırlar ve bir sitozolik alana sahip olan transmembran proteinler, transdüksiyon ve sinyalleme kaskadlarına katılır.

Proteoglikan örnekleri

Aggrecano

Agrekan, kondrositlerin hücre dışı matriksindeki glikozaminoglikan "hyaluronan" (HA) fragmanları ile ilişkili olan, kıkırdak dokusunda bulunan ana proteoglikandır.

Hyaluronan, hem hücre yüzeyinde hem de hücre dışı matrikste ve hücrelerin içinde bulunabilen alternatif glukuronik asit ve N-asetilglukozamin kalıntılarından oluşan doğrusal bir glikozaminoglikandır.

Hyaluronanın agrekan'a bağlanması, birkaç milyon daltona kadar moleküler ağırlıklara sahip önemli agregalar oluşturan bir "bağlayıcı protein" aracılığıyla gerçekleşir.

Yaşa bağlı birçok eklem hastalığı, artan agrekan ve hyaluronan agregasyonu ile ilişkilidir.

Pelecano

Renal glomerüllerde, bazal membran esas olarak, heparan sülfat bölümleri ile ilişkili pelekan olarak bilinen bir proteoglikandan oluşur. Bu proteoglikan, glomerüler filtrasyon sırasında bir anyonik yük seçicilik bölgesi olarak önemli fonksiyonlara sahiptir.

Bu proteoglikan, bu moleküllerin herhangi birinde gözlemlenen en büyük protein çekirdeğine sahiptir ve bu protein alanının, taban zarında bulunan diğer makromoleküller ile etkileşime girebileceği tahmin edilmektedir.

Decorin

Dekorin küçük bir interstisyel proteoglikandır ve tek bir glikozaminoglikan zincirine ve küçük bir protein çekirdeğine sahip olmasıyla karakterize edilir. Birçok bağ dokusunun önemli bir bileşenidir, tip I kollajen liflerine bağlanır ve hücre dışı matrisin birleşmesine katılır.

Referanslar

Godfrey, M. (2002). Hücre dışı matris. Astım ve KOAH'da (sayfa 211-218). Akademik Basın.
Iozzo, RV ve Schaefer, L. (2015). Proteoglikan formu ve işlevi: proteoglikanların kapsamlı bir isimlendirmesi. Matrix Biology, 42, 11-55.
Muncie, JM ve Weaver, VM (2018). Hücre dışı matrisin fiziksel ve biyokimyasal özellikleri hücre kaderini düzenler. Gelişimsel biyolojideki güncel konular içinde (Cilt 130, s. 1-37). Akademik Basın.
Perrimon, N. ve Bernfield, M. (2001, Nisan). Proteoglikanların hücresel fonksiyonları-genel bir bakış. Hücre ve gelişim biyolojisindeki seminerlerde (Cilt 12, No. 2, s. 65-67). Akademik Basın.
Petty, RE ve Cassidy, JT (2011). Yapı ve işlev. Textbook of pediatric romatology içinde (sayfa 6-15). WB Saunders.
Yanagishita, M. (1993). Proteoglikanların hücre dışı matriksteki işlevi. Pathology International, 43 (6), 283-293.

PROTEOGLIKANLAR: YAPI, ÖZELLIKLER, IŞLEV, ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2025