Struttura
Come gli altri glicosamminoglicani, il cheratansolfato è un polimero lineare costituito da un'unità disaccaride ripetuta. Il cheratansolfato si presenta sotto forma di proteoglicano (PG), in cui le catene di KS sono collegate a proteine della membrana cellulare o della matrice extracellulare, denominate proteine centrali (o core protein). Le proteine centrali del KS includono il lumicano, il cheratocano, il mimecano, la fibromodulina, la PRELP, l'osteoaderina e l'aggrecano.
L'unità disaccaridica di base all'interno del cheratansolfato è -3Galβ1-4GlcNAc6Sβ1-. Questa può essere solfatata in posizione C6 del carbonio di uno o di entrambi i monosaccaridi Gal o GlcNAc. Tuttavia, la struttura primaria dettagliata di specifici tipi di KS è meglio considerata come composta da tre regioni:
- Una regione di legame, a un'estremità della quale la catena di KS è collegata alla proteina centrale;
- Una regione ripetuta, composta dall'unità disaccaridica ripetuta -3Galβ1-4GlcNAcβ1-;
- Una regione terminale (o *capping*), situata all'estremità opposta della catena rispetto alla regione di legame proteico.
Il monosaccaride mannosio si trova all'interno della regione di legame del cheratansolfato di tipo I (KSI). I disaccaridi all'interno della regione ripetuta del KSII possono essere fucosilati, e l'acido N-acetilneuraminico ricopre l'estremità di tutte le catene di cheratansolfato di tipo II (KSII) e fino al 70% delle catene di tipo KSI.
Classi di KS
Le denominazioni KSI e KSII sono state originariamente assegnate in base al tipo di tessuto da cui il cheratansolfato è stato isolato. Il KSI è stato isolato dal tessuto corneale e il KSII dal tessuto scheletrico. Esistono minori differenze nella composizione dei monosaccaridi tra il KS estratto da entrambe le fonti e persino tra il KS estratto dalla stessa fonte. Tuttavia, differenze sostanziali si verificano nel modo in cui ciascun tipo di KS si unisce alla sua proteina centrale.
Le denominazioni KSI e KSII si basano ora su queste differenze di legame proteico. Il KSI è legato tramite legame N-glicosidico a specifici amminoacidi di asparagina tramite la N-acetilglucosammina, mentre il KSII è legato tramite legame O-glicosidico a specifici amminoacidi di serina o treonina tramite la N-acetilgalattosammina. La classificazione del KS basata sul tessuto non è più utilizzata, poiché è stato dimostrato che i tipi di KS non sono specifici per un determinato tessuto.
Un terzo tipo di KS (KSIII) è stato isolato dal tessuto cerebrale; è legato tramite legame O-glicosidico a specifici amminoacidi di serina o treonina attraverso il mannosio.
KSI corneale
La quantità di KS presente nella cornea è 10 volte superiore rispetto a quella della cartilagine e da 2 a 4 volte superiore rispetto ad altri tessuti. È prodotto dai cheratociti corneali e si ritiene che svolga un ruolo di tampone dinamico dell'idratazione corneale. In una rara malattia progressiva chiamata distrofia corneale maculare (MCDC), la sintesi del cheratansolfato è assente (MCDC tipo I) o anomala (MCDC tipo II).
KSI non corneale
L'osteoaderina, la fibromodulina e la PRELP sono proteine centrali presenti nell'osso e nella cartilagine, modificate da catene di KS legate con legame N-glicosidico. Le catene di KS collegate all'osteoaderina e alla fibromodulina sono più corte di quelle presenti nella cornea, tipicamente con una lunghezza di 8-9 unità disaccaridiche. Al contrario, il KSI corneale è composto da un certo numero di domini che mostrano vari gradi di solfatazione, i più lunghi dei quali possono raggiungere una lunghezza di 8-32 unità disaccaridiche. L'estremità non riducente del KS della fibromodulina è più simile per struttura all'estremità non riducente di un cheratansolfato di tipo KSII che a quella del KSI corneale. Si ritiene quindi che la struttura del KS sia determinata dalla disponibilità tessuto-specifica di glicosiltrasferasi piuttosto che dal tipo di legame con la proteina centrale.
KSII
Il KSII della cartilagine è quasi interamente solfatato, essendo costituito da monomeri disolfatati interrotti occasionalmente da un singolo monomero di lattosammina monosolfatata. Anche la fucosilazione è comune, con il fucosio legato in alfa in posizione C3 della N-acetilglucosammina solfatata, tranne nel caso del KSII tracheale dove questa caratteristica è assente.
