PROTEOGLIKAN: STRUKTUR, CIRI, FUNGSI, CONTOH - BIOLOGI - 2025

The proteoglikan adalah protein terglikosilat, secara amnya dikaitkan dengan gantian glikosaminoglikan (GAGs) anionik. Mereka biasanya dijumpai di bahagian luar membran sel atau "mengisi" ruang ekstraselular, jadi mereka adalah sebahagian daripada banyak tisu penghubung.

Dari makromolekul kompleks ini, yang paling banyak dikaji dan dianalisis adalah sel-sel tulang rawan pada haiwan vertebrata, kerana matriks ekstraselular di dalamnya merangkumi lebih dari 90% berat kering tisu yang mereka susun, di mana mereka mempengaruhi, antara lain, ketahanan terhadap mampatan.

Struktur matriks ekstraselular yang membentuk tulang rawan hyaline (Sumber: Lihat halaman untuk penulis / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)

Secara struktural, proteoglikan menyumbang kepada penyusunan matriks ekstraselular, yang memberikan banyak tisu atau sel individu sifat fizikalnya yang paling khas. Tambahan lagi, ini penting untuk banyak acara komunikasi dan isyarat antara sel.

Mereka sangat berlimpah, terdapat di mana-mana (terdapat dalam banyak jenis sel) dan protein kompleks, yang fungsi biologi dan sifat biokimia berasal dari ciri-ciri komponen karbohidrat mereka, yang mempunyai kapasiti hidrasi yang besar.

Mereka secara aktif berpartisipasi dalam komunikasi antar sel, dalam proses adhesi dan migrasi dan juga terlibat dalam pengembangan berbagai tisu pada haiwan, seperti jaringan perineuronal sistem saraf.

Struktur dan ciri proteoglikan

Proteoglikans adalah protein glikosilasi pada permukaan ekstraselular, walaupun terdapat beberapa yang dapat dijumpai di petak intraselular. Mereka umumnya molekul yang banyak, tetapi kelimpahannya bergantung pada jenis sel yang dipertimbangkan.

Biasanya, bahagian karbohidrat proteoglikan terdiri daripada molekul glikosaminoglikan, yang merupakan polisakarida linier yang terdiri daripada disakarida berulang, biasanya dari gula amino asetilasi yang bergantian dengan asid uronik.

Oleh itu, struktur amnya terdiri daripada "inti" protein yang dapat dikaitkan dengan lebih daripada 100 rantai glikosaminoglikan tanpa cabang, yang dihubungkan dengan O-glikosilasi.

Mereka adalah molekul yang cukup pelbagai dari segi struktur, bentuk dan fungsi. Di dalam sel haiwan vertebrata, misalnya, beberapa kombinasi protein jenis dan kelas glikosaminoglikan yang berbeza telah dikenal pasti, iaitu:

Protein

- Protein transmembran permukaan sel (matriks ekstraselular)

- Protein yang dihubungkan secara kovalen dengan jangkar glikosilfosfatidilinositol (GPI))

Glukosaminoglikan

- Hyaluronan (HA)

- Chondroitin sulfate (CS)

- Keratan sulfat (KS)

- Dermatan sulfat (DS)

- Heparan sulfat (HS)

Skema proteoglikan dan beberapa kombinasi glikosaminoglikon (Sumber: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)

Beberapa proteoglikan seperti syndecans, yang merupakan protein transmembran, dilekatkan pada 2 rantai heparan sulfat dan 1 dari kondroitin sulfat; Sementara itu, proteoglikan lain, aggrecan (khusus tulang rawan) mempunyai kira-kira 100 rantai kondroitin sulfat dan 30 keratan sulfat.

Dari perkara di atas dapat difahami bahawa ciri-ciri glikosilasi setiap protein, serta jenis sel yang menjadi miliknya, adalah yang menentukan identiti setiap proteoglikan pada permukaan sel.

Fungsi

Fungsi mereka bergantung pada ciri struktur proteoglikan. Hal ini terutama berlaku untuk ciri-ciri yang berkaitan dengan bahagian glikosaminoglikan, kerana molekul inilah yang membolehkan protein berinteraksi dengan unsur lain di permukaan sel.

Protein yang kaya dengan residu sulfat heparan dapat mengikat dengan relatif mudah kepada faktor pertumbuhan yang berlainan, dengan komponen lain dari matriks ekstraselular, dengan enzim, perencat protease, kemokin, dan lain-lain, oleh itu mereka memainkan peranan penting dalam transduksi memberi isyarat kepada persekitaran intraselular.

Oleh itu, proteoglikan dapat memenuhi fungsi struktur dalam matriks atau mereka dapat mempunyai fungsi yang lebih spesifik dalam penghantaran mesej dari persekitaran ekstraselular ke ruang sitosolik.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, minat terhadap kajian terhadap proteoglikan telah meningkat, suatu fakta yang berkaitan dengan penemuan pentingnya molekul-molekul ini dalam beberapa keadaan patologi pada manusia.

Contohnya ialah sindrom Simpson-Golabi-Behmel (GBS), yang dicirikan oleh pertumbuhan sebelum dan selepas kelahiran yang berlebihan, kecacatan kelahiran, dan kerentanan terhadap pembentukan tumor yang berkaitan dengan mutasi pada proteoglikan yang kaya dengan heparan sulfat. dan berlabuh oleh GPI.

Proteoglikan utama arteri dan saluran darah. Berat molekul inti protein ditunjukkan (Sumber: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons)

Fungsi sel

Hampir semua proses selular yang melibatkan interaksi molekul di permukaan sel, seperti interaksi sel-matriks, sel-sel dan ligan-reseptor harus dilakukan, dengan satu cara atau yang lain, dengan proteoglikan, kerana ia mampu mengikat sejumlah besar molekul lain dan banyak terdapat di permukaan.

Semasa perkembangan sistem saraf dan juga semasa pencerobohan tumor dan metastasis, iaitu, peristiwa yang berkaitan dengan pergerakan dan peluasan atau peluasan sel, proteoglikan menjalankan fungsi yang sangat aktif.

Protein glikosilasi ini juga berpartisipasi dalam proses lekatan, percambahan dan pembentukan bentuk sel, dan protein transmembran yang memiliki domain sitosolik berpartisipasi dalam transkripsi dan lata isyarat.

Contohnya proteoglikan

Aggrecano

Aggrecan adalah proteoglikan utama yang terdapat dalam tisu tulang rawan, yang dihubungkan dengan serpihan glikosaminoglikan "hyaluronan" (HA) dalam matriks ekstraselular chondrocytes.

Hyaluronan adalah glikosaminoglikan linier yang terdiri daripada baki asid glukuronik dan N-asetilglukosamin bergantian, yang boleh didapati di permukaan sel dan di dalam matriks ekstraselular dan sel-sel dalam.

Pengikatan hyaluronan ke aggrekan berlaku melalui "protein pengikat" yang membentuk agregat penting dengan berat molekul hingga beberapa juta dalton.

Banyak penyakit sendi yang berkaitan dengan usia dikaitkan dengan peningkatan agregasi aggrekan dan hyaluronan.

Pelecano

Dalam glomeruli ginjal, membran bawah tanah terutama terdiri dari proteoglikan yang dikenal sebagai pelecan, yang dikaitkan dengan bahagian heparan sulfat. Proteoglikan ini mempunyai fungsi penting sebagai laman selektiviti muatan anionik semasa penapisan glomerular.

Proteoglikan ini mempunyai inti protein terbesar yang telah diperhatikan di mana-mana molekul ini dan diduga bahawa domain protein ini dapat berinteraksi dengan makromolekul lain yang terdapat di membran bawah tanah.

Hiasan

Decorin adalah proteoglikan interstisial kecil dan dicirikan oleh mempunyai rantai glikosaminoglikan tunggal dan inti protein kecil. Ini adalah komponen penting dari banyak tisu penghubung, ia mengikat pada serat kolagen jenis I dan mengambil bahagian dalam pemasangan matriks ekstraselular.

Rujukan

1. Godfrey, M. (2002). Matriks ekstraselular. Dalam Asma dan COPD (hlm. 211-218). Akhbar Akademik.
2. Iozzo, RV, & Schaefer, L. (2015). Bentuk dan fungsi protein: tatanama komprehensif proteoglikan. Matriks Biologi, 42, 11-55.
3. Muncie, JM, & Weaver, VM (2018). Sifat fizikal dan biokimia matriks ekstraselular mengatur nasib sel. Dalam topik Semasa dalam biologi perkembangan (Jilid 130, ms 1-37). Akhbar Akademik.
4. Perrimon, N., & Bernfield, M. (2001, April). Fungsi sel proteoglikan-gambaran keseluruhan. Dalam Seminar dalam sel & biologi perkembangan (Jilid 12, No. 2, hlm. 65-67). Akhbar Akademik.
5. Petty, RE, & Cassidy, JT (2011). Struktur dan fungsi. Dalam Buku Teks reumatologi pediatrik (hlm. 6-15). Penjual WB.
6. Yanagishita, M. (1993). Fungsi proteoglikan dalam matriks ekstraselular. Patologi Antarabangsa, 43 (6), 283-293.