- โครงสร้างและลักษณะของโปรตีโอไกลแคน
- โปรตีน
- กลูโคซามิโนไกลแคน
- ฟังก์ชัน
- หน้าที่ของเซลล์
- ตัวอย่างของโปรตีโอไกลแคน
- Aggrecano
- Pelecano
- เดคคอร์
- อ้างอิง
proteoglycansเป็นโปรตีน glycosylated ทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับ substituents glycosaminoglycan (GAGs) ประจุลบ มักพบที่ด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์หรือ "เติมเต็ม" ช่องว่างนอกเซลล์ดังนั้นจึงเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันจำนวนมาก
ในบรรดาโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ซับซ้อนเหล่านี้การศึกษาและวิเคราะห์มากที่สุดคือเซลล์กระดูกอ่อนในสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังเนื่องจากเมทริกซ์นอกเซลล์ในสิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยมากกว่า 90% ของน้ำหนักแห้งของเนื้อเยื่อที่พวกมันประกอบขึ้นซึ่งพวกมันมีอิทธิพลเหนือสิ่งอื่นใด ความต้านทานต่อการบีบอัด
โครงสร้างของเมทริกซ์นอกเซลล์ที่ประกอบเป็นกระดูกอ่อนไฮยาลิน (ที่มา: ดูหน้าสำหรับผู้แต่ง / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
โครงสร้างโปรตีโอไกลแคนมีส่วนช่วยในการจัดระเบียบของเมทริกซ์นอกเซลล์ซึ่งทำให้เนื้อเยื่อหรือเซลล์แต่ละเซลล์มีคุณสมบัติทางกายภาพที่โดดเด่นที่สุด นอกจากนี้สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญสำหรับการสื่อสารระหว่างเซลล์และเหตุการณ์การส่งสัญญาณต่างๆ
พวกมันมีอยู่มากมายแพร่หลาย (อยู่ในเซลล์หลายประเภท) และโปรตีนเชิงซ้อนซึ่งหน้าที่ทางชีวภาพและคุณสมบัติทางชีวเคมีได้มาจากลักษณะของส่วนประกอบคาร์โบไฮเดรตซึ่งมีความสามารถในการให้น้ำได้ดี
พวกเขามีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการสื่อสารระหว่างเซลล์ในกระบวนการยึดเกาะและการย้ายถิ่นและยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเนื้อเยื่อต่างๆในสัตว์เช่นเครือข่ายฝีเย็บของระบบประสาท
โครงสร้างและลักษณะของโปรตีโอไกลแคน
โปรตีโอไกลแคนเป็นโปรตีนไกลโคซิลที่ผิวนอกเซลล์แม้ว่าจะมีบางชนิดที่พบได้ในช่องภายในเซลล์ โดยทั่วไปแล้วพวกมันเป็นโมเลกุลที่มีปริมาณมาก แต่ความอุดมสมบูรณ์ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ที่พิจารณา
โดยปกติแล้วส่วนคาร์โบไฮเดรตของโปรตีโอไกลแคนประกอบด้วยโมเลกุลของไกลโคซามิโนไกลแคนซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์เชิงเส้นที่ประกอบด้วยไดแซ็กคาไรด์ที่ทำซ้ำโดยปกติจะเป็นน้ำตาลอะมิโนอะซิติลที่สลับกับกรดยูโรนิก
ดังนั้นโครงสร้างโดยทั่วไปของมันจึงประกอบด้วย "แกน" ของโปรตีนที่สามารถเชื่อมโยงกับโซ่ไกลโคซามิโนไกลแคนที่ไม่มีการแตกแขนงมากกว่า 100 สายซึ่งเชื่อมโยงกันด้วย O-glycosylation
เป็นโมเลกุลที่ค่อนข้างหลากหลายทั้งในด้านโครงสร้างรูปร่างและหน้าที่ ตัวอย่างเช่นในเซลล์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังมีการระบุโปรตีนหลายประเภทและระดับไกลโคซามิโนไกลแคนที่แตกต่างกัน ได้แก่ :
โปรตีน
- โปรตีนที่ส่งผ่านผิวเซลล์ (เมทริกซ์นอกเซลล์)
- โปรตีนโควาเลนต์เชื่อมโยงกับแองเคอไกลโคซิลฟอสฟาติดิลิโนซิทอล (GPI))
กลูโคซามิโนไกลแคน
- ไฮยาลูโรแนน (HA)
- คอนดรอยตินซัลเฟต (CS)
- เคราตันซัลเฟต (KS)
- เดอมาทันซัลเฟต (DS)
- เฮปารันซัลเฟต (HS)
โครงการโปรตีโอไกลแคนและการรวมกันของไกลโคซามิโนไกลแคน (ที่มา: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
โปรตีโอไกลแคนบางชนิดเช่นซินดีแคนซึ่งเป็นโปรตีนทรานส์เมมเบรนติดอยู่กับเฮปาแรนซัลเฟต 2 สายและคอนดรอยตินซัลเฟต 1 ตัว ในขณะเดียวกันโปรตีโอไกลแคนอีกชนิดหนึ่งคือ aggrecan (กระดูกอ่อนเฉพาะ) มี chondroitin sulfate ประมาณ 100 โซ่และ keratan sulfate 30 ตัว
จากที่กล่าวมาเป็นที่เข้าใจกันว่าลักษณะของไกลโคซิเลชันของโปรตีนแต่ละชนิดตลอดจนชนิดของเซลล์นั้นเป็นสิ่งที่กำหนดเอกลักษณ์ของโปรตีโอไกลแคนแต่ละชนิดบนผิวเซลล์
ฟังก์ชัน
หน้าที่ของพวกเขาขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างของโปรตีโอไกลแคน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับลักษณะที่เกี่ยวข้องกับส่วนของไกลโคซามิโนไกลแคนเนื่องจากโมเลกุลเหล่านี้เป็นสิ่งที่อนุญาตให้โปรตีนทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่น ๆ บนผิวเซลล์
โปรตีนเหล่านี้ที่อุดมไปด้วยสารตกค้างของ heparan sulfate สามารถจับกับปัจจัยการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันได้อย่างง่ายดายกับส่วนประกอบอื่น ๆ ของเมทริกซ์ภายนอกเซลล์ไปจนถึงเอนไซม์ตัวยับยั้งโปรตีเอสเคมีโมไคน์ ฯลฯ ดังนั้นจึงมีบทบาทพื้นฐานในการถ่ายทอด ส่งสัญญาณไปยังสภาพแวดล้อมภายในเซลล์
ดังนั้นโปรตีโอไกลแคนสามารถเติมเต็มฟังก์ชันโครงสร้างในเมทริกซ์หรืออาจมีหน้าที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นในการส่งข้อความจากสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ไปยังช่องว่างไซโตโซลิก
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาความสนใจในการศึกษาโปรตีโอไกลแคนได้เพิ่มขึ้นอย่างมากซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่เกี่ยวข้องกับการค้นพบความสำคัญที่โมเลกุลเหล่านี้มีในพยาธิสภาพบางอย่างในมนุษย์
ตัวอย่างของสิ่งเหล่านี้คือ Simpson-Golabi-Behmel syndrome (GBSS) ซึ่งมีลักษณะการเจริญเติบโตก่อนและหลังคลอดที่เกินจริงข้อบกพร่องที่เกิดและความอ่อนแอต่อการสร้างเนื้องอกที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ในโปรตีโอไกลแคนที่อุดมไปด้วย heparan sulfate และยึดโดย GPI
โปรตีโอไกลแคนหลักของหลอดเลือดแดงและหลอดเลือด แสดงน้ำหนักโมเลกุลของแกนโปรตีน (ที่มา: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
หน้าที่ของเซลล์
กระบวนการของเซลล์แทบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลบนพื้นผิวของเซลล์เช่นการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์กับเมทริกซ์เซลล์เซลล์และตัวรับลิแกนด์จะต้องทำไม่ทางใดก็ทางหนึ่งกับโปรตีโอไกลแคนเนื่องจากสามารถจับกับจำนวนมากได้ ของโมเลกุลอื่น ๆ และมีมากมายบนพื้นผิว
ในระหว่างการพัฒนาระบบประสาทและในระหว่างการบุกรุกของเนื้องอกและการแพร่กระจายนั่นคือเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวและการขยายตัวของเซลล์หรือส่วนขยายโปรตีโอไกลแคนจะทำหน้าที่ที่กระฉับกระเฉงมาก
โปรตีนไกลโคซิเลตเหล่านี้ยังมีส่วนร่วมในกระบวนการยึดเกาะการเพิ่มจำนวนและการสร้างรูปร่างของเซลล์และโปรตีนที่เป็นเซลล์รับส่งสัญญาณที่มีโดเมนไซโตโซลิกมีส่วนร่วมในการถ่ายทอดและการส่งสัญญาณลดหลั่น
ตัวอย่างของโปรตีโอไกลแคน
Aggrecano
Aggrecan เป็นโปรตีโอไกลแคนหลักที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนซึ่งเกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนของไกลโคซามิโนไกลแคน "ไฮยาลูโรแนน" (HA) ในเมทริกซ์นอกเซลล์ของ chondrocytes
ไฮยาลูโรแนนเป็นไกลโคซามิโนไกลแคนเชิงเส้นที่ประกอบด้วยสารตกค้างสลับกันของกรดกลูคูโรนิกและ N-acetylglucosamine ซึ่งสามารถพบได้ทั้งบนผิวเซลล์และในเมทริกซ์นอกเซลล์และภายในเซลล์
การจับตัวกันของไฮยาลูโรแนนกับ aggrecan เกิดขึ้นผ่าน "โปรตีนที่มีผลผูกพัน" ซึ่งก่อตัวเป็นมวลรวมที่สำคัญโดยมีน้ำหนักโมเลกุลมากถึงหลายล้านดาลตัน
โรคข้อต่อที่เกี่ยวข้องกับอายุหลายโรคเกี่ยวข้องกับการรวมตัวของ aggrecan และ hyaluronan ที่เพิ่มขึ้น
Pelecano
ในไต glomeruli เมมเบรนชั้นใต้ดินประกอบด้วยโปรตีโอไกลแคนที่เรียกว่าเพเลแคนซึ่งเกี่ยวข้องกับส่วนของเฮปาแรนซัลเฟต โปรตีโอไกลแคนนี้มีหน้าที่สำคัญในการเป็นไซต์เลือกประจุประจุลบในระหว่างการกรองไต
โปรตีโอไกลแคนนี้มีแกนโปรตีนที่ใหญ่ที่สุดที่สังเกตได้ในโมเลกุลเหล่านี้และมีการคาดเดาว่าโดเมนโปรตีนนี้อาจทำปฏิกิริยากับโมเลกุลขนาดใหญ่อื่น ๆ ที่มีอยู่ในเมมเบรนชั้นใต้ดิน
เดคคอร์
เดคคอร์นินเป็นโปรตีโอไกลแคนคั่นระหว่างหน้าขนาดเล็กและมีลักษณะเป็นโซ่ไกลโคซามิโนไกลแคนและนิวเคลียสของโปรตีนขนาดเล็ก มันเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันหลายชนิดโดยยึดติดกับเส้นใยคอลลาเจนชนิดที่ 1 และมีส่วนร่วมในการประกอบเมทริกซ์นอกเซลล์
อ้างอิง
- Godfrey, M. (2002). เมทริกซ์นอกเซลล์ ในโรคหอบหืดและปอดอุดกั้นเรื้อรัง (หน้า 211-218) สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Iozzo, RV, & Schaefer, L. (2015). รูปแบบและฟังก์ชันของโปรตีโอไกลแคน: ระบบการตั้งชื่อที่ครอบคลุมของโปรตีโอไกลแคน Matrix Biology, 42, 11-55
- Muncie, JM, & Weaver, VM (2018) คุณสมบัติทางกายภาพและทางชีวเคมีของเมทริกซ์นอกเซลล์ควบคุมชะตากรรมของเซลล์ ในหัวข้อปัจจุบันในชีววิทยาพัฒนาการ (เล่ม 130, หน้า 1-37) สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Perrimon, N. , & Bernfield, M. (2001, เมษายน). ฟังก์ชั่นเซลลูล่าร์ของโปรตีโอไกลแคน - ภาพรวม ในสัมมนาเซลล์ & ชีววิทยาพัฒนาการ (Vol. 12, No. 2, pp. 65-67) สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Petty, RE, & Cassidy, JT (2011). โครงสร้างและหน้าที่ ใน Textbook of Pediatric rheumatology (หน้า 6-15) WB แซนเดอร์
- ยานากิชิตะ, M. (1993). หน้าที่ของโปรตีโอไกลแคนในเมทริกซ์นอกเซลล์ พยาธิวิทยานานาชาติ, 43 (6), 283-293.