Функция протеогликанов внеклеточного матрикса (ВКМ)

Чтобы понять, как протеогликаны функционируют в коже, необходимо понимать принципы их организации:
(1) протеогликаны состоят из белковой и GAG-частей;
(2) гликозаминогликаны являются гетерогенными, но кодируют специфическую информацию;
(3) стержневые белки протеогликанов экспрессированы в различных клеточных компартментах;
(4) экспрессия протеогликанов и состав GAG зависят от клеточного контекста.

Эти характеристики важны, поскольку многие функции протеогликанов зависят от их способности связываться с другими молекулами в окружающей среде, а также поскольку как стрежневой белок, так и GAG-цепи могут опосредовать клеточные взаимодействия или влиять на них. Одинаковые GAG могут присоединяться к разным стержневым белкам. Такая способность к взаимообмену цепями GAG между стержневыми белками усложняет изучение функции протеогликанов, и во многих случаях свойства протеогликанов определяются GAG-цепями.

Отсюда вытекает, что определенные гены, кодирующие разные стержневые белки, к которым присоединяются одинаковые GAG, могут иметь одинаковые функции. Список молекул, с которыми связываются основные протеогликаны кожи гепарансульфат и дерматансульфат, довольно обширный. Поэтому предполагается наличие у протеогликанов нескольких функций, к которым относится функция особой биологической системы с участием лиганда.

Наиболее убедительные экспериментальные данные, касающиеся функций гликозаминогликанов гепарансульфата и дерматансульфата, указывают на их способность связывать некоторые факторы роста, цитокины и компоненты внеклеточного матрикса, Гепарансульфат, например, необходим для функции факторов роста, в частности нескольких членов семейства факторов роста фибробластов, фактора роста гепацитов /рассеивающего фактора, и фактора роста сосудистого эндотелия.

В этой модели протеогликан гепарансульфат обнаруживается либо на клеточной поверхности, либо в растворимой форме. Молекулы затем собираются, образуя третичный комплекс на клеточной поверхности между фактором роста, его специфическим высокоаффинным сигнальным рецептором и протеогликаном. Только после образования этого третичного комплекса клетка получает сигнал фактора роста к началу пролиферации, дифференцировки или миграции. Зависящие от гепарансульфата факторы роста, в частности члены семейства факторов роста фибробластов, участвуют в заживлении раны и влияют на процесс репарации раны, стимулируя пролиферацию кератиноцитов, рост фибробластов и ангиогенез.

Поскольку дерматансульфат является преобладающим гликозаминогликаном в раневой жидкости и поскольку он способен связывать различные факторы роста, цитокины и белки внеклеточного матрикса, дальнейшее изучение этого гликозаминогликана и протеогликанов, в состав которых он входит, является весьма перспективным.

Кроме связывания факторов роста, гепарансульфатные протеогликаны играют важную роль в адгезии к внеклеточному матриксу. В современной модели протеогликаны клеточной поверхности в сочетании с другими матрикс-образующими молекулами, такими как интегрины, помогают клетке прикрепиться к внеклеточному матриксу. Кроме того, образование таких адгезий требует наличия гепарансульфата и последующей активации протеинкиназы С посредством домена в цитоплазматическом хвосте стержневого белка синдекана-4. В этих условиях видна функция как внеклеточного GAG, так и внутриклеточного стержневого белка.

Другие протеогликаны также взаимодействуют с молекулами матрикса. Хондроитинсульфат и дерматансульфат связывают фибронектин и ламинин. Как упоминалось ранее, декорин, к которому обычно присоединяется дерматансульфат, первично связывается с коллагеном типа 1 через его стержневой белок. У мышей избирательная деструкция гена декорина приводит к нарушению строения и усиливает хрупкость кожи. Таким образом, посредством целевой деструкции гена была подтверждена функция декорина, как стабилизатора коллагеновых волокон.

Функция крупных протеогликанов внеклеточного матрикса кожи связана, в первую очередь, с их физическими свойствами: большой массой и плотностью заряда. С этой точки зрения особенно глубоко изучался гиалуронан, поскольку он обладает высочайшей гидрофобностью и вязкостью в разбавленном растворе. Как указывалось выше, гиалуроновая кислота является чистым гликозаминогликаном и синтезируется во внеклеточной среде без стержневого белка. Гены гиалуронансинтазы были клонированы и идентифицированы. Экспрессия гиалуронана регулируется в коже в процессе развития и изменяется во время заживления ран.

Предполагается, что физико-химические свойства гиалуронана служат для расширения матрикса, помогая тем самым передвижениям клетки. К другим физическим свойствам GAG и крупных протеогликановых комплексов, таких как комплексы с версиканом или протеогликаны базальной мембраны, относится их способность функционировать в качестве анионных фильтров в водно-солевой среде. В коже эмбриона, относительно высокая концентрация гиалуронана связана со свойством кожи плода заживать без рубцевания.

Функции протеогликанов

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Клеточные рецепторы белков внеклеточного матрикса (ВКМ)"

Оглавление темы "Внеклеточный матрикс (ВКМ) дермы.":
  1. Распад и обновление внеклеточного матрикса (ВКМ)
  2. Состав и синтез эластических волокон
  3. Белки микрофибрилл дермы
  4. Состав и синтез протеогликанов
  5. Функция протеогликанов внеклеточного матрикса (ВКМ)
  6. Клеточные рецепторы белков внеклеточного матрикса (ВКМ)
  7. Болезни внеклеточного матрикса (ВКМ) дермы

Ваши замечания и вопросы: