Glykosaminoglykaanit, joka tunnetaan myös nimellä mukopolysakkarideja, ovat hiilihydraatti- rakenteita, joilla on rakenteellinen toiminto biomolekyylien, jotka on löydetty pääasiassa sidekudosta, luukudoksen, solujen väliset ympäristö ja epiteelikudoksen. Ne ovat monimutkaisten polysakkaridien tai proteoglykaanien pitkiä ketjuja, jotka koostuvat toistuvista disakkaridien yksiköistä.
Glykosaminoglykaanit ovat erittäin polaarisia ja kykenevät houkuttelemaan vettä, mikä tekee niistä ihanteellisia suorittamiinsa biologisiin toimintoihin. Niitä käytetään myös voiteluaineina tai iskujen vaimentamiseksi. Jokainen koostuu heksosamiinista ja heksoosista tai hyaluronihaposta.
Glykosaminoglykaanien rakenne
ominaisuudet
Glykosaminoglykaanit ovat suurin komponentti molekyylien solunulkoisessa matriisissa eläinkudoksissa ja niillä on perustava rooli erilaisissa fysiologisissa tapahtumissa. Näitä yhdisteitä ei löydy vain selkärankaisista, vaan myös monista selkärangattomista. Sen tehtävänä on säilyttää eläimiä.
Hepariinin, maksassa, iholla ja keuhkoissa esiintyvän glykosaminoglykaanin, useita sulfatoituja rakenteita löytyy erityyppisistä organismeista, alkeellisimmista ihmisille. Tämä määrittelee heidän aktiivisen ja perustavanlaatuisen osallistumisen biologisiin prosesseihin.
Hyaluronihapon tapauksessa ihmisen kehossa sitä löytyy napanuorasta, sidekudoksesta, nivelnesteestä, rustosta, verisuonista ja lasimaisesta huumorista (gelatiinimainen massa, jota löytyy linssin ja silmän verkkokalvon välillä); kun taas luonnossa sitä esiintyy vain nilviäisissä.
Toinen ero on, että kondroitiinisulfaattia esiintyy kehossa luukudoksissa ja rustoissa, kun taas muissa vähemmän kehittyneissä eläimissä sitä havaitaan rajoitetussa määrin riippuen yksilön rakenteellisesta monimutkaisuudesta ja sen yhteydestä tiettyihin toimintoihin.
Glykosaminoglykaanien läsnäolo
Luonnossa löydämme glykosaminoglykaaneja (GAG), joilla on perustavanlaatuisia tehtäviä solujen kasvussa, erilaistumisessa, solujen migraatiossa, morfogeneesissä ja virus- tai bakteeri-infektioissa.
Selkärankaisilla tärkeimmät glykosaminoglykaanit ovat hepariini tai hepariinisulfaatti, kondroitiinisulfaatti, dermataanisulfaatti ja hyaluronihappo. Kaikki nämä GAG: t vahvistetaan ketjuilla, jotka vuorottelevat aminosokeriyksikön ja hyaluronihapon yksikköä, joka voi olla glukuronihappo tai iduronihappo.
Toisaalta aminosokeriyksiköt voivat olla N-asetyyliglukosamiini tai N-asetyyligalaktoosamiini.
Vaikka GAG: n rakennuspalikat ovat yleensä aina samoja, polysakkaridit, hepariini- ja kondroitiinisulfaattiketjujen toistuvat linjat vaativat huomattavan määrän rakenteellisia variaatioita.
Tämä johtuu jatkuvista modifikaatioista, joihin sisältyy uronaattien sulfaatio ja epemerisaatio, jotka muodostavat perustan monille rakenteille, joilla on GAG: iin liittyviä biologisia aktiivisuuksia.
Näiden biomolekyylien esiintyminen luonnossa sekä selkärankaisissa että selkärangattomissa organismeissa on dokumentoitu hyvin. Sitä vastoin GAG: ita ei ole koskaan löydetty kasveista.
Syntetisoituja polysakkarideja, joilla on sama GAG: n pylväsrakenne, havaitaan joissain bakteeriketjuissa, mutta nämä samanlaiset polysakkaridit eivät ole sitoutuneet ydinproteiineihin ja niitä tuotetaan vain sytoplasmisen kalvon sisäpinnalla.
Eläinsoluissa olevien GAG: ien tapauksessa ne lisätään proteiinin ytimiin ja muodostavat proteoglykaaneja. Siten bakteeripolysakkaridit ovat erilaisia.
Selkärankaisille kuuluvissa GAG: issa on laaja rakenteellinen valikoima. Kalaista ja sammakkoeläimistä nisäkkäisiin näiden biomolekyylien rakenne on erittäin heterogeeninen.
GAG: ien rakennekompleksin biosynteesiä säädellään ja erilaiset sulfaatiomallit muodostuvat tietyssä elimessä ja kudoksessa väliaikaisesti kasvun ja kehityksen aikana.
Itse asiassa GAG: ien biosynteettisten entsyymien monien geenien mutaatiovaurioilla on vakavia seurauksia selkärankaisissa organismeissa. Siksi GAG: ien ilmentymisellä ja niiden erityisillä sulfatoiduilla rakenteilla on keskeinen rooli elämässä.
Glykosaminoglykaanien toiminnot
Niiden toiminta on välttämätöntä, koska ne ovat sidekudosten peruskomponentteja ja GAG: ien ketjut on kytketty kovalenttisten sidosten kautta muihin proteiineihin, kuten sytokiineihin ja kemokiiniin.
Toinen ominaisuus on, että ne ovat yhteydessä antitrombiiniin, proteiiniin, joka liittyy hyytymisprosessiin, joten ne voivat estää tätä toimintoa, mikä tekee niistä välttämättömiä esimerkiksi tromboosin hoidossa.
Tämä on mielenkiintoista myös syöpätutkimuksen alalla. Pystyttämällä estämään GAG-proteiinien sitoutumista, tämän taudin tai muiden, kuten tulehduksellisten prosessien ja tartuntataudien, prosessi voidaan pysäyttää, jolloin GAG: t toimivat reseptoreina joillekin flavivirus-tyyppisille viruksille, kuten dengue-virukselle.
GAG-yhdisteet kuuluvat myös kolmiosaiseen dermisen komponenttiin, kerrokseen, joka sijaitsee ihon orvaskeden alla, yhdessä kollageenin ja elastiinin kanssa. Nämä kolme elementtiä muodostavat solunulkoisena matriisina tunnetun järjestelmän, joka mahdollistaa muun muassa kudosten uudistamisen ja toksiinien poistamisen kehosta.
GAG: t ovat aineita, jotka houkuttelevat vettä ihon syvempiin kerroksiin. Yksi tunnetuimmista glykosaminoglykaanista on hyaluronihappo, jota on läsnä monissa ikääntymistä estävissä ja ihonhoitotuotteissa. Näiden voiteiden, kosteusemulsioiden ja väriaineiden tarkoituksena on lisätä ihon nesteytystä vähentämällä ryppyjä ja ilmeitä.
Sen lisäksi, että GAG: t pystyvät pitämään vettä, niillä on myös korkea viskositeetti ja alhainen puristus, mikä tekee niistä ihanteellisia suojaamaan nivelten luiden liitosta.
Tästä syystä niitä on läsnä nivelnesteessä, nivelrustossa, sydänventtiileissä (kondroitiinisulfaatti, kehon runsain GAG), iholla, keuhkovaltimoissa ja maksassa (hepariini, jolla on antikoagulanttivaikutus), jänteissä ja keuhkoissa (dermataanisulfaatti) ja sarveiskalvo ja luut (kerattanisulfaatti).
Viitteet
- Glykosaminoglykaanien kehitys. Vertaileva biokemiallinen tutkimus. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
- Erikoisnumero "Glykosaminoglykaanit ja niiden jäljittelijät". Palautettu osoitteesta mdpi.com.
- Solujen pinnan makromolekyylien manipulointi flavivirusilla. Robert Anderson, Advances in Virus Research, 2003. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
- Kollageeni, elastiini ja glykosaminoglykaanit. Palautettu osoitteesta justaboutskin.com.