- هيكل وخصائص البروتيوغليكان
- بروتين
- الجلوكوزامينوجليكان
- وظيفة
- وظائف الخلية
- أمثلة على البروتيوغليكان
- اجريكانو
- البجع
- ديكور
- المراجع
و البروتيوغليكان هي بروتينات الغليكوزيلاتي، ويرتبط عادة مع بدائل جلايكان (الكمامات) أنيوني. عادة ما توجد على الجزء الخارجي من غشاء الخلية أو "تملأ" الفضاء خارج الخلية ، لذلك فهي جزء من العديد من الأنسجة الضامة.
من بين هذه الجزيئات الكبيرة المعقدة ، كانت أكثر الجزيئات التي تمت دراستها وتحليلها هي تلك الخاصة بخلايا الغضاريف في الحيوانات الفقارية ، نظرًا لأن المصفوفة خارج الخلية في هذه تشكل أكثر من 90٪ من الوزن الجاف للأنسجة التي تتكون منها ، حيث تؤثر ، من بين أشياء أخرى ، مقاومة الضغط.
هيكل المصفوفة خارج الخلية التي تشكل غضروف زجاجي (المصدر: انظر صفحة المؤلف / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) عبر ويكيميديا كومنز)
من الناحية الهيكلية ، تساهم البروتيوغليكان في تنظيم المصفوفة خارج الخلية ، والتي تمنح العديد من الأنسجة أو الخلايا الفردية خصائصها الفيزيائية الأكثر تميزًا. علاوة على ذلك ، فهذه مهمة للعديد من أحداث الاتصال والتشوير بين الخلايا.
وهي وفيرة للغاية ومنتشرة في كل مكان (توجد في أنواع عديدة من الخلايا) وبروتينات معقدة ، تستمد وظائفها البيولوجية وخصائصها الكيميائية الحيوية أساسًا من خصائص مكونات الكربوهيدرات ، التي تتمتع بقدرة كبيرة على الترطيب.
يشاركون بنشاط في الاتصالات بين الخلايا ، في عمليات الالتصاق والهجرة ، كما أنهم متورطون في تطوير الأنسجة المختلفة في الحيوانات ، مثل الشبكات حول العصبونات في الجهاز العصبي.
هيكل وخصائص البروتيوغليكان
البروتيوغليكان عبارة عن بروتينات غليكوزيلاتي موجودة على السطح خارج الخلية ، على الرغم من وجود بعضها في الأجزاء داخل الخلايا. وهي بشكل عام جزيئات وفيرة جدًا ، لكن وفرتها تعتمد على نوع الخلية المعتبرة.
عادة ، يتكون جزء الكربوهيدرات من بروتين غليكان من جزيئات جليكوزامينوجليكان ، وهي عبارة عن عديدات سكاريد خطية تتكون من سكريات متكررة ، عادةً من سكر أميني أسيتيل يتناوب مع حمض اليورونيك.
وبالتالي ، فإن هيكلها العام يتكون من "لب" بروتين يمكن أن يرتبط بأكثر من 100 من سلاسل الجليكوزامينوجليكان غير الممنوحة ، والمرتبطة عن طريق O-glycosylation.
إنها جزيئات متنوعة تمامًا من حيث التركيب والشكل والوظيفة. في خلايا الحيوانات الفقارية ، على سبيل المثال ، تم تحديد عدة مجموعات من أنواع مختلفة من البروتينات وفئات مختلفة من الجليكوزامينوجليكان ، وهي:
بروتين
- بروتينات الغشاء السطحي للخلية (مصفوفة خارج الخلية)
- البروتينات المرتبطة تساهميًا بمثبتات جليكوزيل فوسفاتيديلينوسيتول (GPI))
الجلوكوزامينوجليكان
- هيالورونان (HA)
- كبريتات شوندروتن (CS)
- كبريتات الكيراتان (كانساس)
- سلفات ديرماتان (DS)
- كبريتات الهيباران (HS)
مخطط البروتيوغليكان وبعض تركيبات الجليكوزامينوجليكان (المصدر: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) عبر ويكيميديا كومنز)
ترتبط بعض البروتيوغليكانات مثل سينديكان ، وهي بروتينات عبر الغشاء ، بسلسلتين من كبريتات الهيباران وواحدة من كبريتات شوندروتن ؛ وفي الوقت نفسه ، يحتوي البروتيوغليكان الآخر ، aggrecan (الغضروف الخاص) على حوالي 100 سلسلة من كبريتات شوندروتن و 30 من كبريتات الكيراتان.
مما سبق ، من المفهوم أن خصائص الارتباط بالجليكوزيل لكل بروتين ، وكذلك نوع الخلية التي ينتمي إليها ، هي تلك التي تحدد هوية كل بروتين بروتيوغليكان على سطح الخلية.
وظيفة
تعتمد وظائفها على الخصائص الهيكلية للبروتيوغليكان. هذا صحيح بشكل خاص لتلك الخصائص المرتبطة بجزء الجليكوزامينوجليكان ، لأن هذه الجزيئات هي التي تسمح للبروتين بالتفاعل مع العناصر الأخرى على سطح الخلية.
يمكن لهذه البروتينات الغنية بمخلفات كبريتات الهيباران أن ترتبط بسهولة نسبية بعوامل النمو المختلفة ، والمكونات الأخرى للمصفوفة خارج الخلية ، والإنزيمات ، ومثبطات الأنزيم البروتيني ، والكيموكينات ، وما إلى ذلك ، وبالتالي فهي تلعب دورًا أساسيًا في تحويل إشارات إلى البيئة داخل الخلايا.
وبالتالي ، يمكن أن تؤدي البروتيوغليكان وظائف هيكلية في المصفوفة أو يمكن أن يكون لها وظائف أكثر تحديدًا في نقل الرسائل من البيئة خارج الخلية إلى الفضاء العصاري.
في السنوات الأخيرة ، نما الاهتمام بدراسة البروتيوغليكان بشكل كبير ، وهي حقيقة مرتبطة باكتشاف أهمية هذه الجزيئات في بعض الحالات المرضية لدى البشر.
مثال على ذلك متلازمة Simpson-Golabi-Behmel (GBSS) ، التي تتميز بنمو مبالغ فيه قبل الولادة وبعدها ، وعيوب خلقية ، وقابلية لتكوين الورم المرتبط بالطفرات في البروتيوغليكان الغني بكبريتات الهيباران. ومثبتة بواسطة GPI.
البروتيوغليكان الرئيسي للشرايين والأوعية الدموية. يظهر الوزن الجزيئي لبروتين البروتين (المصدر: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) عبر ويكيميديا كومنز)
وظائف الخلية
تقريبًا جميع العمليات الخلوية التي تنطوي على تفاعلات جزيئية على سطح الخلية ، مثل مصفوفة الخلية ، وتفاعلات الخلية الخلوية ، وتفاعلات مستقبلات الترابط ، يجب أن تفعل بطريقة أو بأخرى مع البروتيوغليكان ، لأنها قادرة على الارتباط بكميات كبيرة من الجزيئات الأخرى وفيرة بشكل كبير على السطح.
أثناء تطور الجهاز العصبي وأيضًا أثناء غزو الورم والنقائل ، أي الأحداث التي لها علاقة بالحركات وامتدادات الخلايا أو امتداداتها ، يكون للبروتيوغليكان وظائف نشطة للغاية.
تشارك هذه البروتينات الغليكوزيلاتي أيضًا في عمليات الالتصاق والتكاثر وإنشاء شكل الخلية ، وتشارك البروتينات التي هي عبارة عن بروتينات عبر الغشاء تمتلك مجال عصاري خلوي في شلالات النقل والإشارات.
أمثلة على البروتيوغليكان
اجريكانو
Aggrecan هو البروتيوغليكان الرئيسي الموجود في أنسجة الغضروف ، والذي يرتبط بشظايا جليكوزامينوجليكان "هيالورونان" (HA) في المصفوفة خارج الخلية للخلايا الغضروفية.
Hyaluronan عبارة عن جليكوزامينوجليكان خطي يتكون من بقايا متبادلة من حمض الجلوكورونيك و N-acetylglucosamine ، والتي يمكن العثور عليها على سطح الخلية وفي المصفوفة خارج الخلية وداخل الخلايا.
يحدث ارتباط الهيالورونان بـ aggrecan من خلال "بروتين ملزم" يشكل مجاميع مهمة بأوزان جزيئية تصل إلى عدة ملايين من الدالتون.
ترتبط العديد من أمراض المفاصل المرتبطة بالعمر بزيادة تراكم aggrecan و hyaluronan.
البجع
في الكبيبات الكلوية ، يتكون الغشاء القاعدي بشكل أساسي من البروتيوغليكان المعروف باسم pelecan ، والذي يرتبط بأجزاء من كبريتات الهيباران. هذا البروتيوغليكان له وظائف مهمة كموقع انتقائي شحنة أنيونية أثناء الترشيح الكبيبي.
يحتوي هذا البروتيوغليكان على أكبر نواة بروتينية تمت ملاحظتها في أي من هذه الجزيئات ومن المتوقع أن يتفاعل مجال البروتين هذا مع الجزيئات الكبيرة الأخرى الموجودة في الغشاء القاعدي.
ديكور
الديكورن عبارة عن بروتيوغليكان خلالي صغير ويتميز بوجود سلسلة جليكوزامينوجليكان مفردة ونواة بروتين صغيرة. إنه مكون مهم للعديد من الأنسجة الضامة ، فهو يرتبط بألياف الكولاجين من النوع الأول ويشارك في تجميع المصفوفة خارج الخلية.
المراجع
- Godfrey ، M. (2002). المصفوفة خارج الخلية. في الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن (ص 211-218). الصحافة الأكاديمية.
- Iozzo ، RV ، & Schaefer ، L. (2015). شكل ووظيفة البروتيوغليكان: تسمية شاملة للبروتيوغليكان. ماتريكس بيولوجيا ، 42 ، 11-55.
- Muncie ، JM ، & Weaver ، VM (2018). الخصائص الفيزيائية والكيميائية الحيوية للمصفوفة خارج الخلية تنظم مصير الخلية. في موضوعات معاصرة في علم الأحياء التنموي (المجلد 130 ، الصفحات 1-37). الصحافة الأكاديمية.
- Perrimon، N.، & Bernfield، M. (2001، April). الوظائف الخلوية للبروتيوغليكان - نظرة عامة. في ندوات في الخلية وعلم الأحياء التطوري (المجلد 12 ، العدد 2 ، الصفحات 65-67). الصحافة الأكاديمية.
- بيتي ، ري ، وكاسيدي ، جي تي (2011). التركيب والوظيفة. في كتاب أمراض روماتيزم الأطفال (ص 6-15). دبليو بي سوندرز.
- ياناغيشيتا ، م. (1993). وظيفة البروتيوغليكان في المصفوفة خارج الخلية. المنظمة الدولية لعلم الأمراض ، 43 (6) ، 283-293.