Proteoglicanos

Estrutura da matriz extracelular que compõe a cartilagem hialina

O que são proteoglicanos?

O Proteoglicanos São proteínas glicosiladas, geralmente associadas a substituintes glicosaminoglicanos (GAGs) Aniônicos. Eles geralmente são encontrados na face externa da membrana celular ou "enchem" o espaço extracelular, para que façam parte de muitos tecidos conjuntivos.

Dessas macromoléculas complexas, as mais estudadas e analisadas foram as de células cartilaginosas em animais de vertebrados, uma vez que a matriz extracelular neles compreende mais de 90% do peso seco do tecido que eles compõem, onde influenciam, entre outras coisas, em resistência a compressões.

Estruturalmente, os proteoglicanos contribuem para a organização da matriz extracelular, o que fornece muito mais propriedades físicas distintas ou células individuais. Além disso, estes são importantes para muitos eventos intercelulares de sinalização e comunicação.

Eles são proteínas extremamente abundantes e onipresentes (são em numerosos tipos de células) e complexos, cujas funções biológicas e propriedades bioquímicas derivam fundamentalmente das características de seus componentes de carboidratos, que têm uma ótima capacidade de hidratação.

Eles participam ativamente da comunicação intercelular, processos de adesão e migração e também estiveram envolvidos no desenvolvimento de vários tecidos em animais, como redes perineuronais do sistema nervoso.

Estrutura e características dos proteoglicanos

Os proteoglicanos são proteínas glicosiladas da superfície extracelular, embora existam alguns que podem ser encontrados em compartimentos intracelulares. Eles geralmente são moléculas muito abundantes, mas sua abundância depende do tipo de célula que é considerada.

Normalmente, a porção de carboidratos de um proteoglicano.

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Sua estrutura geral, portanto, consiste em um "núcleo" de proteína que pode ser associado a mais de 100 cadeias de glicosaminoglicanos não ramificados, juntamente com QUALQUER-glicosilação.

Essas são moléculas bastante diversas em termos de estrutura, forma e função. Nas células dos animais de vertebrados, por exemplo, várias combinações de diferentes tipos de proteínas e diferentes tipos de glucosaminoglicanos foram identificadas, a saber::

Proteínas

- Proteínas transmembranais da superfície celular (matriz extracelular)

- Proteínas covalentemente ligadas ancoras de glicosilfosfatidilinositol (GPI))

Glucosaminoglicanos

- Hialuronano (ha)

- Condroiting de sulfato (CS)

- Sulfato de Keratan (KS)

- Sulfato de Dermatán (DS)

- Hepar Will Sulfate (HS)

Esquema ProteoglyCan e algumas combinações de glucosaminoglicanos (fonte: mfiguedo/cc BY-SA (https: // criativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0) via Wikimedia Commons)

Alguns proteoglicanos como a união, que são proteínas transmembranares, estão ligados a 2 cadeias de sulfato e 1 condroitina de sulfato; Enquanto isso, outro proteoglicano, o agrecano (cartilagem específica) tem cerca de 100 cadeias de condroitina de sulfato e 30 sulfato de queratanos.

Do exposto, entende -se que as características de glicosilação de cada proteína, bem como o tipo de célula a que pertence, são aquelas que definem a identidade de cada proteoglicano na superfície celular.

Função

Sobre as características estruturais dos proteoglicanos, suas funções dependem. Isso é particularmente verdadeiro para as características relacionadas à porção de glucosaminoglicano, uma vez que essas moléculas são aquelas que permitem que a proteína interaja com outros elementos na superfície celular.

As proteínas ricas em resíduos de sulfato de Heparán podem ser ligadas com relativa facilidade a diferentes fatores de crescimento, outros componentes da matriz extracelular, enzimas, inibidores de protease, quimiocinas, etc., Então eles têm um papel fundamental na transdução de sinal para o ambiente intracelular.

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Assim, os proteoglicanos podem cumprir funções estruturais na matriz ou podem ter funções mais específicas na transmissão de mensagens do meio extracelular para o espaço citosólico.

Nos últimos anos, o interesse no estudo dos proteoglicanos cresceu consideravelmente, um fato relacionado à descoberta da importância que essas moléculas têm em algumas condições patológicas em humanos.

Um exemplo disso é a síndrome de Simpson-Golabi-Behmel (SGBS), caracterizada por um crescimento exagerado antes e pós-vida, defeitos congênitos e suscetibilidade à formação de tumores associados a mutações em um proteoglico rico em sulfato de heparán e ancorado pelo gpi.

Principais proteoglicanos de sangue e vasos sanguíneos. O peso molecular do núcleo da proteína é mostrado (Fonte: Aleisf/CC BY-SA (https: // CreativeCommonsns.Org/licenças/BY-SA/4.0) via Wikimedia Commons)

Funções celulares

Praticamente todos os processos celulares que implicam interações moleculares na superfície celular, como interações celular-wematrix, células-células e ligantes que precisam fazer, de uma maneira ou de outra, com proteoglicanos, uma vez que são capazes de ingressar em uma grande quantidade de quantidade de outras moléculas e são consideravelmente abundantes na superfície.

Durante o desenvolvimento do sistema nervoso e também durante a invasão de um tumor e metástase, ou seja, eventos que têm a ver com movimentos e prolongamentos ou extensões celulares, os proteoglicanos exercem funções muito ativas.

Essas proteínas glicosiladas também participam dos processos de adesão, proliferação e estabelecimento da forma celular e aqueles que são proteínas transmembranais que têm um domínio citosólico, participam de cachoeiras de transdução e sinalização.

Exemplos de proteoglicanos

Agrecano

Agrecano. Fonte: BquB15-Laura, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

O agrecano é o principal proteoglicano presente no tecido cartilaginoso, que está associado a fragmentos de glicosaminoglicanos "hialuronano" (ha) na matriz extracelular dos condrócitos.

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Hialuronano é um glucosaminoglicano linear composto por ácido glucorônico alternativo e resíduos de n-acetilglucosamina, que podem ser encontrados na superfície celular e na matriz extracelular e dentro das células.

A união do Hyaluronano para Agrecano ocorre através de uma "proteína da união" que forma agregados importantes com pesos moleculares de até vários milhões de daltons.

Muitas doenças conjuntas relacionadas ao progresso da idade têm a ver com o aumento da agregação do agrecano e do Hyaluronano.

PELECANO

Nos glomérulos renais, a membrana basal é composta principalmente por um proteoglicano conhecido como pelecan. Este proteoglicano tem funções importantes como local de seletividade de carga aniônica durante a filtração glomerular.

Este proteoglicano possui o maior núcleo de proteína que foi observado em qualquer uma dessas moléculas e especula -se que esse domínio proteína possa interagir com outras macromoléculas presentes na membrana basal.

Decorina

Decorina

A Decorine é um pequeno proteoglicano intersticial e é caracterizado por ter uma única cadeia de glicosaminoglicano e um pequeno núcleo de proteína. É um componente importante de muitos tecidos conjuntivos, se liga às fibras de colágeno tipo I e participa da montagem da matriz extracelular.