Proteoglicano
I proteoglicani sono proteine fortemente glicosilate. L'unità base del proteoglicano è costituita da una "proteina core" a cui sono legate covalentemente una o più catene di glicosamminoglicani (GAG). Il punto di attacco è un residuo di serina (Ser) a cui il glicosamminoglicano è unito tramite un ponte tetrasaccaridico (ad esempio condroitin solfato-GlcA-Gal-Gal-Xyl-PROTEINA). Il residuo di Ser si trova generalmente nella sequenza -Ser-Gly-X-Gly- (dove X può essere qualsiasi residuo amminoacidico tranne la prolina), sebbene non tutte le proteine con questa sequenza abbiano un glicosamminoglicano legato. Le catene sono lunghi polimeri carboidratici lineari con carica negativa in condizioni fisiologiche dovuta alla presenza di gruppi solfato e di acido uronico. I proteoglicani si trovano nel tessuto connettivo.
Tipi
I proteoglicani sono classificati in base alle loro dimensioni relative (grandi e piccoli) e alla natura delle loro catene di glicosamminoglicani. Le tipologie includono:
| Tipo | Glicosamminoglicani (GAG) | Proteoglicani piccoli | Proteoglicani grandi |
|---|---|---|---|
| condroitin solfato / dermatan solfato | decorina, 36 kDa biglicano, 38 kDa |
aggrecano, 220 kDa, il principale proteoglicano della cartilagine | |
| Proteoglicani ad eparan solfato (HSPG) |
eparan solfato / condroitin solfato | testican, 44 kDa | perlecano, 400–470 kDa betaglicano, >300 kDa agrina, >500 kDa |
| Proteoglicani a condroitin solfato (CSPG) |
condroitin solfato | bicunina, 25 kDa |
neurocano, 136 kDa |
| Proteoglicani a cheratan solfato | cheratan solfato | fibromodulina, 42 kDa lumicano, 38 kDa |
Alcuni membri appartengono alla famiglia dei "proteoglicani piccoli ricchi di leucina" (SLRP, dall'inglese Small Leucine-Rich Proteoglycan). Tra questi figurano la decorina, il biglicano, la fibromodulina e il lumicano.
Funzione
I proteoglicani sono un componente fondamentale della matrice extracellulare degli animali, la sostanza "di riempimento" situata tra le cellule di un organismo. Qui formano ampi complessi sia con altri proteoglicani, sia con l'acido ialuronico e con proteine matrice fibrose, come il collagene. La combinazione di proteoglicani e collagene forma la cartilagine, un tessuto resistente fortemente idratato (soprattutto a causa dei solfati con carica negativa nelle catene di glicosamminoglicani dei proteoglicani). Essi sono inoltre coinvolti nel legame di cationi (come sodio, potassio e calcio) e acqua, oltre a regolare il movimento delle molecole attraverso la matrice. Le evidenze dimostrano inoltre che possono influenzare l'attività e la stabilità delle proteine e delle molecole di segnalazione all'interno della matrice. Le singole funzioni dei proteoglicani possono essere attribuite sia al core proteico sia alla catena di GAG ad esso legata. Possono anche agire come lubrificanti, creando un gel idratato che aiuta a resistere ad alte pressioni.
Sintesi
La componente proteica dei proteoglicani viene sintetizzata dai ribosomi e traslocata nel lume del reticolo endoplasmatico ruvido. La glicosilazione del proteoglicano avviene nell'apparato di Golgi attraverso diverse fasi enzimatiche. In primo luogo, un tetrasaccaride di collegamento specifico si attacca a una catena laterale di serina sulla proteina core per fungere da innesco per la crescita del polisaccaride. Successivamente, gli zuccheri vengono aggiunti uno alla volta dalla glicosiltrasferasi. Il proteoglicano completato viene quindi esportato in vescicole secretorie verso la matrice extracellulare del tessuto.
Importanza clinica
L'incapacità di degradare i proteoglicani è caratteristica di un gruppo di malattie genetiche chiamate mucopolisaccaridosi. L'inattivazione di specifici enzimi lisosomiali che normalmente degradano i glicosamminoglicani porta all'accumulo di proteoglicani all'interno delle cellule. Ciò causa una varietà di sintomi patologici, a seconda del tipo di proteoglicano che non viene degradato. Mutazioni nel gene che codifica la galattosiltrasferasi B4GALT7 comportano una ridotta sostituzione dei proteoglicani decorina e biglicano con catene di glicosamminoglicani, causando una forma spondilodisplastica della sindrome di Ehlers-Danlos.
Differenza tra proteoglicani e glicoproteine
Citando dalle raccomandazioni dell'IUPAC:
Note
- ↑ (EN) Proteoglycans, in Medical Subject Headings (MeSH), National Library of Medicine, 2009.
- ↑ Gerhard Meisenberg, William H. Simmons, Principles of medical biochemistry, Elsevier Health Sciences, 2006, pp. 243–, ISBN 978-0-323-02942-1. URL consultato il 6 febbraio 2011.
- ↑ RV Iozzo, L Schaefer, Proteoglycan form and function: A comprehensive nomenclature of proteoglycans., in Matrix Biology, vol. 42, marzo 2015, pp. 11–55, DOI:10.1016/j.matbio.2015.02.003, PMC 4859157, PMID 25701227.
- ↑ Hans-Joachim Gabius, Sigrun Gabius, Glycosciences: Status and Perspectives, John Wiley and Sons, febbraio 2002, pp. 209–, ISBN 978-3-527-30888-0. URL consultato il 6 febbraio 2011.
- ↑ Donald Voet, Judith Voet, Charlotte Pratt, Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level, Hoboken, New Jersey, John Wiley & Sons, 2016, p. 235, ISBN 978-1-118-91840-1.
- ↑ Sherif Ibrahim, Syndecan-1 is a novel molecular marker for triple negative inflammatory breast cancer and modulates the cancer stem cell phenotype via the IL-6/STAT3, Notch and EGFR signaling pathways., in Molecular Cancer, vol. 16, n. 1, 2017, p. 57, DOI:10.1186/s12943-017-0621-z, PMC 5341174, PMID 28270211.
- ↑ Sherif Ibrahim, Syndecan-1 (CD138) modulates triple-negative breast cancer stem cell properties via regulation of LRP-6 and IL-6-mediated STAT3 signaling., in PLOS ONE, vol. 8, n. 12, 2013, p. e85737, DOI:10.1371/journal.pone.0085737, PMC 3877388, PMID 24392029.
- ↑ Daniela Seidler, Defective glycosylation of decorin and biglycan, altered collagen structure, and abnormal phenotype of the skin fibroblasts of an Ehlers-Danlos syndrome patient carrying the novel Arg270Cys substitution in galactosyltransferase I (beta4GalT-7)., in Journal of Molecular Medicine, vol. 84, n. 7, 2006, pp. 583–94, DOI:10.1007/s00109-006-0046-4, PMID 16583246.
- ↑ Nomenclature of glycoproteins, glycopeptides and peptidoglycans, Recommendations 1985, su www.qmul.ac.uk. URL consultato il 16 marzo 2021.
Collegamenti esterni
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