گلیکوزآمینوگلیکان

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
اسید هیالورونیک (-4GlcUAβ1-3GlcNAcβ1-)n

گلیکوزآمینوگلیکان (به انگلیسی: Glycosaminoglycan) یا موکوپلی‌ساکارید پلی ساکاریدهای بدون شاخه طولانی می‌باشند که از تکرار واحدهای دی‌ساکارید تولید می‌شوند و نقش کلیدی در ساختمان مولکولی و عملکرد غشا سیتوپلاسمی دارند.به غیر از کراتان سولفات، واحد تکراری آن از یک شکرآمینه در کنار اورونیک اسید یا گالاکتوز تشکیل شده است. گلیکوزآمینوگلیکان ها به دلیل بسیار قطبی بودن و جذب آب، در بدن به عنوان روان ساز یا ضربه گیر استفاده می شود.

موکوپلی ساکاریدوز گروهی از اختلال متابولیک است که در آنهاتجمع های غیرطبیعی گلیکوزآمینوگلیکان ها به دلیل کمبود آنزیم رخ می دهد.

تولید

گلیکوزآمینوگلیکانها از لحاظ جرم مولکولی ، اجزای سازنده دی ساکارید و سولفات بسیار متفاوت هستند. دلیل این امر این است که سنتز گلیکوزآمینوگلیکانها مانند پروتئین ها یا اسیدهای نوکلئیک طبق الگو هدایت نمی‌شود بلکه بطور مداوم با پردازش آنزیم ها تغییر می کند.

گلیکوزآمینوگلیکانها بر اساس ساختارهای دی ساکارید هسته به چهار گروه طبقه بندی می شوند. هپارین / هپاران سولفات و کندروایتین سولفاتدرماتان سولفات در دستگاه گلژی ساخته می شوند ، که در آن هسته های پروتئینی ساخته شده در شبکه  آندوپلاسمی خشن پس از ترجمه به وسیله O-گلیکولیزاسیون توسط گلیکوزیل ترانسفرازهایی که پروتئوگلیکان را تولید می کنند، اصلاح می شود. کراتان سولفات پروتئین های هسته را از طریق N-گلیکولیزاسیون یا O-گلیکوزیلاسیون پروتئوگلیکان اصلاح می کند. گروه چهارم گلیکوزآمینوگلیکانها ، اسید هیالورونیک توسط آنزیم سنتزکننده غشای سراسری که بلافاصله زنجیره دی ساکارید را به صورت پویا ترشح می کنند ، سنتز می شود.

کندروایتین سولفاتدرماتان سولفات با پروتئین های اتصال دهنده هپارین ، به طور ویژه برهم کنش درماتان سولفات با فاکتور رشد فیبروبلاست FGF-2 و FGF-7 در تکثیر سلولی و ترمیم زخم دخیل هستند. کندروایتین سولفاتدرماتان سولفات در ارائه پشتیبانی و چسبندگی در استخوان ، پوست و غضروف اهمیت دارد. سایر عملکردهای بیولوژیکی کهکندروایتین سولفاتدرماتان سولفات برای آنها شناخته شده است که وظایف مهم را بر عهده دارند، شامل مهار رشد آکسون و بازسازی در رشد CNS ، نقش در رشد مغز ، فعالیت نیتروژنیک و عفونت پاتوژن می باشد.

عملکرد

کندروایتین سولفات/درماتان سولفات

هپارین طبیعی بدن  درگرانول های ترشحی  ماست سل ها  قرارگیری و ذخیره می شود. هیستامین موجود در داخل گرانول ها در pH  داخل گرانول ها(5.2–6.0) پروتونه می شود (H2A2 +) ، بنابراین اعتقاد بر این است که هپارین ، که دارای باربسیار منفی است ، وظیفه حفظ الکترواستاتیک و ذخیره سازی هیستامین را دارد. در کلینیک ، هپارین به عنوان ضد انعقاد خون تزریق و همچنین اولین راه حل  برای بیماری های ترومبوآمبولیک محسوب می شود. هپاران سولفات (HS) فعالیت ها و کارکردهای بیولوژیکی متعددی ، از جمله چسبندگی سلول ، تنظیم رشد و تکثیر سلولی ، فرایندهای رشد ، اتصال سطحی  لیپوپروتئین لیپاز و پروتئین های دیگر به سلول ، رگ زایی ، تهاجم ویروسی و متاستاز توموردارد .

کندروایتین سولفات/درماتان سولفات با پروتئین های اتصال دهنده هپارین ، به طور ویژه برهم کنش های  سولفات درماتان با فاکتور رشد فیبروبلاست FGF-2 و FGF-7 که در تکثیر سلولی و ترمیم زخم دخیل هستند، برهمکنش می دهد در حالیکه برهمکنش ها با فاکتوررشد /فاکتور پخش مسیر سیگنالینگ را از طریق گیرنده آن فعال می‌کند.کندروایتین سولفات/درماتان سولفات در ارائه پشتیبانی و چسبندگی در استخوان ، پوست و غضروف اهمیت دارد. سایر عملکردهای بیولوژیکی که کندروایتین سولفات/درماتان سولفات در آنها به ایفا کردن نقش کلیدی شناخته شده، شامل مهار رشد آکسون و بازسازی در توسعه CNS ، نقش در رشد مغز ، فعالیت نیتروژنیک و عفونت پاتوژن است.

کراتان سولفات

یکی از کارکردهای اصلی دسته سوم گلیکوزآمینوگلیکان‌ها ، کراتان سولفات ، حفظ هیدراتاسیون بافت است. کراتان سولفات در استخوان ، غضروف و قرنیه چشم وجود دارد. در داخل قرنیه طبیعی ، درماتان سولفات کاملاً هیدراته شده است در حالی که کراتان سولفات فقط تا حدی هیدراته است و نشان می دهد کراتان سولفات ممکن است به عنوان یک بافر کنترل شده پویا برای هیدراتاسیون رفتار کند. در حالت های بیماری مانند دیستروفی قرنیه ای ماکولار ، که در آن سطح گلیکوزآمینوگلیکان مانند کراتان سولفات تغییر می کند ، از بین رفتن هیدراتاسیون درون استرومای قرنیه به نظر می رسد که علت کدری قرنیه باشد ، بنابراین از فرضیه طولانی مدت مبنی بروابستگی شفافیت قرنیه به سطح مناسب سولفات کراتان حمایت می کند. گلیکوزآمینوگلیکان کراتان سولفات در بسیاری از بافتهای دیگر علاوه بر قرنیه نیز وجود دارد ، که در آن ها می توانند چسبندگی ماکروفاژ را تنظیم کنند ، موانعی برای رشد نوریت ایجاد  کنند ، لانه گزینی جنین در آستر رحم آندومتر در دوره های قاعدگی را تنظیم کنند و بر تحرک سلول های اندوتلیال قرنیه تأثیربگذارند. به طور خلاصه ، کراتان سولفات نقش ضد چسبندگی ایفا می کند ، که عملکردهای بسیار مهمی از کراتان سولفات را در تحرک و اتصال سلول و همچنین سایر فرایندهای بیولوژیکی بالقوه نشان می دهد.

درماتان سولفات

درماتان سولفات در پوست ، تاندون ها ، رگ های خونی و دریچه های قلب عملکرد دارد.

هیالورونیک اسید

هیالورونیک اسید یکی از اجزای اصلی بافتهای سینوویال و مایعات و همچنین ماده زمینه سایر بافتهای همبند است. هیالورونیک اسید سلولها را به هم متصل می کند ، مفاصل را روان می کند و به حفظ شکل مردمک ها کمک می کند: ویسکوالاستیک بودن هیالورونیک اسید باعث می شود که برای روانکاری مفاصل و سطوحی که در امتداد یکدیگر حرکت می کنند مانند غضروف ایده‌آل باشد. محلول هیالورونیک اسید تحت تنش برشی کم ، ویسکوزیته بسیار بالاتری نسبت به زمانی که تحت تنش برشی بالا است ، دارد. هیالورونیداز ، آنزیمی که توسط سلولهای سفید خون ، سلولهای اسپرم و برخی باکتریها ایجاد می شود ، هیالورونیک اسید را از هم جدا می کند و باعث می شود محلول بیشتر مایع شود. در داخل بدن ، هیالورونیک اسید کویل های تصادفی به هم پیچیده را تشکیل می دهد که برای ایجاد یک شبکه هیالورونان به هم می پیچند ، باعث کند شدن نفوذ و ایجاد یک سد نفوذی می شوند که حمل و نقل مواد بین سلول ها را تنظیم می کند. به عنوان مثال ، هیالورونان به تقسیم پروتئین های پلاسما بین فضاهای عروقی و خارج عروقی کمک می کند ، که در حلالیت ماکرومولکول ها در داخل محوطه سلولی تأثیر می گذارد ، تعادل شیمیایی را تغییر می دهد و ساختار الیاف کلاژن را تثبیت می کند.

ساختار

گلیکوزآمینوگلیکان‌ها پلی ساکاریدهای بدون شاخه طولانی می‌باشند که متشکل از واحدهای دی ساکاریدی هستند. این واحدهای دی ساکاریدی (بجز کراتین سولفات) عبارتند از یک هگزوزآمین (مانند ان استیل گلوکزآمین یا گالاکتوزآمین) و یک قند اورونیک مانند گلوکورونیک اسید یا گالاکتوز. فراوانترین آنها هیالورونیک اسید است. چهار گلیکوزآمینوگلیکان اصلی درماتان سولفات، کندروایتین سولفات، کراتان سولفات و هپاران سولفات هستند.

کارکرد

گلیکوزآمینوگلیکان‌ها در بافت همبند بیشتر حیوانات و گیاهان وجود دارند. این ترکیبات بسیار قطبی هستند و به دلیل جذب آب در بافتها دارای خاصیت لغزندگی و ضربه گیر هستند.

Name Hexuronic acid / Hexose Hexosamine Linkage geometry between predominant monomeric units Unique features
کندروایتین سولفات GlcUA or GlcUA(2S) GalNAc or GalNAc(4S) or GalNAc(6S) or GalNAc(4S,6S) 'GlcUAβ1-3'GalNAcβ1-4 Most prevalent GAG
درماتان سولفات GlcUA or IdoUA or IdoUA(2S) GalNAc or GalNAc(4S) or GalNAc(6S) or GalNAc(4S,6S) 'IdoUAβ1-3'GalNAcβ1-4 Distinguished from chondroitin sulfate by the presence of ایدورونیک اسید، although some hexuronic acid monosaccharides may be اسید گلوکورونیک.[۱]
کراتین سولفات Gal or Gal(6S) GlcNAc or GlcNAc(6S) -Gal(6S)β1-4GlcNAc(6S)β1-3 Keratan sulfate type II may be fucosylated.[۲]
هپارین GlcUA or IdoUA(2S) GlcNAc or GlcNS or GlcNAc(6S) or GlcNS(6S) -IdoUA(2S)α1-4GlcNS(6S)α1-4 Highest negative charge density of any known biological molecule
هپاران سولفات GlcUA or IdoUA or IdoUA(2S) GlcNAc or GlcNS or GlcNAc(6S) or GlcNS(6S) -GlcUAβ1-4GlcNAcα1-4 Highly similar in structure to heparin, however heparan sulfate's disaccharide units are organised into distinct sulfated and non-sulfated domains.[۳]
اسید هیالورونیک GlcUA GlcNAc -GlcUAβ1-3GlcNAcβ1-4 The only GAG that is exclusively non-sulfated

جستارهای وابسته

منابع

  1. Trowbridge JM, Gallo RL. (2002). "Dermatan sulfate: new functions from an old glycosaminoglycan". Glycobiology. 12 (9): 117R–125R. doi:10.1093/glycob/cwf066. PMID 12213784.
  2. Funderburgh JL. (2000). "Keratan sulfate: structure, biosynthesis, and function". Glycobiology. 10 (10): 951–958. doi:10.1093/glycob/10.10.951. PMID 11030741.
  3. Gallagher, J.T. , Lyon, M. (2000). "Molecular structure of Heparan Sulfate and interactions with growth factors and morphogens". In Iozzo, M, V. Proteoglycans: structure, biology and molecular interactions. Marcel Dekker Inc. New York, New York. pp. 27–59. ISBN 978-0-8247-0334-9.
  • Sasisekharan, Ram; Raman, Rahul; Prabhakar, Vikas (August 2006). "Glycomics Approach to Structure-Function Relationships of Glycosaminoglycans". Annual Review of Biomedical Engineering. 8 (1): 181–231. doi:10.1146/annurev.bioeng.8.061505.095745. PMID 16834555
  • Funderburgh, JL. (2000). "Keratan sulfate: structure, biosynthesis, and function". Glycobiology. 10 (10): 951–8. doi:10.1093/glycob/10.10.951. PMID 11030741.Tortora, Gerard J. (2013-12-31). Principles of anatomy & physiology. Derrickson, Bryan (14th ed.). Danvers, MA. ISBN 978-1-118-34500-9.
  • OCLC 871018672.Laurent TC, Laurent UB, Fraser JR (1996). "The structure and function of hyaluronan: An overview". Immunology and Cell Biology. 74 (2): A1-7. doi:10.1038/icb.1996.32. PMID 8724014.
  • Sugahara K, Mikami T, Uyama T, Mizuguchi S, Nomura K, Kitagawa H (2003). "Recent advances in the structural biology of chondroitin sulfate and dermatan sulfate". Current Opinion in Structural Biology. 13 (5): 612–620. doi:10.1016/j.sbi.2003.09.011. PMID 14568617
  • Rabenstein DL. (2002). "Heparin and heparan sulfate: structure and function". Natural Product Reports. 19 (3): 312–331. doi:10.1039/B100916H. PMID 12137280.
  • Jin L, Abrahams JP, Skinner R, Petitou M, Pike RN, Carrell RW (1997). "The anticoagulant activation of antithrombin by heparin". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94 (26): 14683-8 Bibcode:1997PNAS...9414683J. doi:10.1073/pnas.94.26.14683. PMC 25092. PMID 9405673.
  • Rodén, L. (1989). Lane, DA (ed.). Heparin: Chemical and Biological Properties, Clinical Applications. CRC Press, Inc. p. 1.