glycosaminoglycansยังเป็นที่รู้จัก mucopolysaccharides, มีโครงสร้างคาร์โบไฮเดรตที่มีฟังก์ชั่นสารชีวโมเลกุลที่มีโครงสร้างที่สามารถ จะ พบมากที่สุดในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเนื้อเยื่อกระดูกสภาพแวดล้อมระหว่างเซลล์และเนื้อเยื่อเยื่อบุผิว พวกมันเป็นสายโซ่ยาวของโพลีแซ็กคาไรด์เชิงซ้อนหรือโปรตีโอไกลแคนซึ่งประกอบด้วยหน่วยที่ทำซ้ำของไดแซ็กคาไรด์
Glycosaminoglycans มีขั้วสูงและมีความสามารถในการดึงดูดน้ำทำให้เหมาะสำหรับการทำงานทางชีวภาพ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารหล่อลื่นหรือซับแรงกระแทก แต่ละตัวประกอบด้วยเฮกโซซามีนและเฮกโซสหรือกรดไฮยาลูโรนิก
โครงสร้างของไกลโคซามิโนไกลแคน
ลักษณะเฉพาะ
ไกลโคซามิโนไกลแคนเป็นส่วนประกอบที่ใหญ่ที่สุดของเมทริกซ์นอกเซลล์ของโมเลกุลในเนื้อเยื่อของสัตว์และมีบทบาทพื้นฐานในเหตุการณ์ทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกัน เราไม่เพียงพบสารประกอบเหล่านี้ในสัตว์มีกระดูกสันหลังเท่านั้น แต่ยังพบในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังอีกหลายชนิดด้วย หน้าที่ของมันคือการอนุรักษ์ในอาณาจักรสัตว์
โครงสร้างที่เป็นซัลเฟตต่าง ๆ ของเฮปารินซึ่งเป็นไกลโคซามิโนไกลแคนที่พบในตับผิวหนังและปอดสามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆตั้งแต่ดั้งเดิมที่สุดจนถึงมนุษย์ สิ่งนี้กำหนดการมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันและเป็นพื้นฐานในกระบวนการทางชีววิทยา
ในกรณีของกรดไฮยาลูโรนิกในร่างกายมนุษย์เราพบว่ามีอยู่ในสายสะดือเนื้อเยื่อเกี่ยวพันน้ำไขข้อกระดูกอ่อนหลอดเลือดและน้ำวุ้นตา (มวลวุ้นที่พบระหว่างเลนส์และเรตินาในตา) ในขณะที่ธรรมชาติมีอยู่ในหอยเท่านั้น
ความแตกต่างอีกประการหนึ่งคือซัลเฟต chondroitin ในร่างกายมีอยู่ในเนื้อเยื่อกระดูกและกระดูกอ่อนในขณะที่ในสัตว์ที่มีวิวัฒนาการน้อยอื่น ๆ พบได้ในระดับ จำกัด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของโครงสร้างของแต่ละบุคคลและความสัมพันธ์กับหน้าที่บางอย่าง
การมีอยู่ของไกลโคซามิโนไกลแคน
ในธรรมชาติเราพบไกลโคซามิโนไกลแคน (GAGs) ที่มีหน้าที่พื้นฐานในการเจริญเติบโตของเซลล์ความแตกต่างการย้ายถิ่นของเซลล์การแปรสัณฐานวิทยาและการติดเชื้อไวรัสหรือแบคทีเรีย
ในสัตว์มีกระดูกสันหลังไกลโคซามิโนไกลแคนที่สำคัญ ได้แก่ เฮปารินหรือเฮปารินซัลเฟต, คอนดรอยตินซัลเฟต, ผิวหนังซานซัลเฟตและกรดไฮยาลูโรนิก GAG ทั้งหมดนี้ได้รับการยืนยันโดยโซ่ที่สลับหน่วยของน้ำตาลอะมิโนและกรดไฮยาลูโรนิกซึ่งอาจเป็นกรดกลูคูโรนิกหรือกรดไอดูโรนิก
ในทางกลับกันหน่วยน้ำตาลอะมิโนอาจเป็น N-acetylglucosamine หรือ N-acetylgalactosamine
แม้ว่าโครงสร้างพื้นฐานของ GAG มักจะเหมือนกัน แต่พอลิแซ็กคาไรด์เส้นซ้ำ ๆ ของโซ่เฮปารินและคอนดรอยติน - ซัลเฟตจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในระดับมาก
นี่เป็นเพราะการปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องซึ่งรวมถึงซัลฟาเธียนและอีพีเมอริไรเซชันของ uronates ซึ่งเป็นฐานของโครงสร้างที่หลากหลายพร้อมกิจกรรมทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับ GAGs
การปรากฏตัวของชีวโมเลกุลเหล่านี้ในธรรมชาติทั้งในสิ่งมีชีวิตที่มีกระดูกสันหลังและสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีกระดูกสันหลังได้รับการบันทึกไว้เป็นอย่างดี ในทางตรงกันข้าม GAG ไม่เคยพบในพืช
พอลิแซ็กคาไรด์สังเคราะห์ที่มีโครงสร้างเสาเดียวกันของ GAG พบได้ในกลุ่มแบคทีเรียบางชนิด แต่โพลีแซ็กคาไรด์ที่คล้ายกันเหล่านี้ไม่ได้จับกับโปรตีนหลักและผลิตได้ที่ผิวด้านในของเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมเท่านั้น
ในกรณีของ GAG ในเซลล์สัตว์พวกมันจะถูกเพิ่มเข้าไปในนิวเคลียสของโปรตีนและสร้างโปรตีโอไกลแคน ดังนั้นโพลีแซคคาไรด์ของแบคทีเรียจึงแตกต่างกัน
มีโครงสร้างที่หลากหลายใน GAGs ซึ่งเป็นของสัตว์มีกระดูกสันหลัง จากปลาและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโครงสร้างของสารชีวโมเลกุลเหล่านี้มีความแตกต่างกันอย่างมาก
การสังเคราะห์ทางชีวภาพของโครงสร้างที่ซับซ้อนของ GAGs ได้รับการควบคุมและรูปแบบต่างๆของการเกิดซัลเฟตจะเกิดขึ้นในอวัยวะและเนื้อเยื่อเฉพาะชั่วคราวระหว่างการเจริญเติบโตและการพัฒนา
ในความเป็นจริงข้อบกพร่องในการกลายพันธุ์ของยีนหลายชนิดของเอนไซม์ชีวสังเคราะห์ของ GAGs มีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสิ่งมีชีวิตที่มีกระดูกสันหลัง นี่คือสาเหตุที่การแสดงออกของ GAG และโครงสร้างที่มีซัลเฟตเฉพาะของพวกมันมีบทบาทพื้นฐานในชีวิต
หน้าที่ของไกลโคซามิโนไกลแคน
หน้าที่ของพวกมันมีความสำคัญเนื่องจากเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและโซ่ของ GAGs เชื่อมโยงกันผ่านพันธะโควาเลนต์กับโปรตีนอื่น ๆ เช่นไซโตไคน์และเคมีโมไคน์
อีกลักษณะหนึ่งคือพวกมันเชื่อมโยงกับแอนติทรอมบินซึ่งเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการแข็งตัวดังนั้นจึงสามารถยับยั้งการทำงานนี้ได้ซึ่งทำให้จำเป็นในกรณีของการรักษาภาวะลิ่มเลือดอุดตันเป็นต้น
สิ่งนี้ยังน่าสนใจในด้านการวิจัยโรคมะเร็ง ด้วยความสามารถในการยับยั้งการจับตัวของโปรตีน GAG กระบวนการของโรคนี้หรืออื่น ๆ เช่นกระบวนการอักเสบและโรคติดเชื้อสามารถหยุดได้โดยที่ GAGs ทำหน้าที่เป็นตัวรับไวรัสบางชนิดเช่นไข้เลือดออกประเภท flavivirus
GAGs ยังเป็นส่วนประกอบสามส่วนของผิวหนังชั้นหนังแท้ชั้นที่อยู่ใต้ผิวหนังชั้นนอกพร้อมกับคอลลาเจนและอีลาสติน องค์ประกอบทั้งสามนี้สร้างระบบที่เรียกว่าเมทริกซ์นอกเซลล์ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างเนื้อเยื่อใหม่และกำจัดสารพิษออกจากร่างกายได้
GAG เป็นสารที่ดึงดูดน้ำไปยังชั้นลึกของผิวหนัง หนึ่งในไกลโคซามิโนไกลแคนที่รู้จักกันดีคือกรดไฮยาลูโรนิกซึ่งมีอยู่ในผลิตภัณฑ์ต่อต้านริ้วรอยและผลิตภัณฑ์ดูแลผิวมากมาย แนวคิดของครีมโลชั่นและโทนเนอร์เหล่านี้คือการเพิ่มความชุ่มชื้นในผิวเพื่อลดริ้วรอยและเส้นแสดง
นอกเหนือจากความสามารถในการกักเก็บน้ำแล้ว GAG ยังมีความหนืดสูงและการบีบอัดต่ำจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปกป้องการรวมตัวของกระดูกในข้อต่อ
นี่คือสาเหตุที่มีอยู่ในน้ำไขข้อกระดูกอ่อนข้อต่อลิ้นหัวใจ (chondroitin sulfate, GAG ที่มีมากที่สุดในร่างกาย), ผิวหนัง, หลอดเลือดแดงในปอดและในตับ (เฮปารินซึ่งมีฤทธิ์ต้านการแข็งตัวของเลือด) เส้นเอ็นและปอด (dermatan sulfate) และกระจกตาและกระดูก (kerattan sulfate).
อ้างอิง
- วิวัฒนาการของไกลโคซามิโนไกลแคน การศึกษาทางชีวเคมีเปรียบเทียบ. กู้คืนจาก ncbi.nlm.nih.gov
- ฉบับพิเศษ "Glycosaminoglycans and their Mimetics". กู้คืนจาก mdpi.com.
- การจัดการโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ผิวเซลล์โดย flaviviruses โรเบิร์ตแอนเดอร์สันในความก้าวหน้าในการวิจัยไวรัส พ.ศ. 2546 กู้คืนจาก sciencedirect.com
- คอลลาเจนอิลาสตินและไกลโคซามิโนไกลแคน กู้คืนจาก justaboutskin.com.