Proteoglykaner , eller proteoglykaner, er en klasse av svært glykosylerte heteroglykaner . Molekylene er bygd opp av en proteinkjerne som er kovalent knyttet til en spesiell type polysakkarider kalt glykosaminoglykaner (GAG). Disse glykosaminoglykankjedene (GAG) er lange lineære karbohydratpolymerer som er negativt ladet under fysiologiske forhold, på grunn av tilstedeværelsen av sulfatgrupper og hyaluronsyregrupper . [ 1 ]
Proteoglykaner er festet til Golgi-apparatet. De fungerer som signalmodulatorer i kommunikasjonsprosesser mellom cellen og dens omgivelser. Mange arvelige sykdommer, som Simpson-Golabi-Behmel syndrom og Ehlers-Danlos syndrom, er assosiert med svikt i biosyntesen av proteoglykaner eller GAG.
Polysakkaridkjeder er veldig stive og hydrofile , så de har en tendens til å oppta store volumer i forhold til massen, og danner geler : deres høye negative ladning får dem til å tiltrekke seg et stort antall kationer , spesielt Na + , som på grunn av deres osmotiske kapasitet forårsaker store mengder vann som skal holdes tilbake i den ekstracellulære matrisen, og produserer et turgortrykk som gjør at matrisen kan motvirke kompresjonskrefter. Bortsett fra hyaluronsyre, er alle andre glykosaminoglykaner kovalent knyttet til et protein for å danne proteoglykan. [ 1 ]
Proteinkjeden (eller proteinkjernen ) syntetiseres på ribosomer som er festet til membranen, og samler seg i lumen av det endoplasmatiske retikulum . Bindingen av glykosaminoglykan til protein skjer i Golgi-apparatet .
I prinsippet har proteoglykaner nesten ubegrenset potensiell heterogenitet. Hvert kjerneprotein varierer sterkt i antall og type glykosaminoglykankjeder knyttet til dem. Videre, i hver glykosaminoglykan, kan det repeterende mønsteret av disakkarider modifiseres ved en kompleks fordeling av sulfatgrupper .
Det er vanskelig å klassifisere dem på grunn av deres store variasjon, det er bedre å betrakte dem som en mangfoldig gruppe høyt glykosylerte glykoproteiner , hvis funksjoner avhenger både av deres sentrale protein og deres glykosaminoglykankjeder.
Proteinkomponenten i proteoglykaner syntetiseres av ribosomer og translokeres i det grove endoplasmatiske retikulumet . Proteoglykanglykosylering skjer i Golgi-apparatet i mange enzymatiske trinn. Det ferdige proteoglykanet eksporteres i sekretoriske vesikler til cellens ekstracellulære matriks.
Gitt deres strukturelle mangfold, har proteoglykaner også en rekke funksjoner både i den ekstracellulære matrisen og i cellen.
Proteoglykaner er den grunnleggende komponenten i dyrenes ekstracellulære matriks; de utgjør så å si hovedstoffet som "fyller" mellomrommene som finnes mellom cellene i organismen. Her danner de store komplekser, både med andre proteoglykaner og med hyaluronaner og fibrøse matriseproteiner (som kollagen ). [ 1 ]
De er også involvert i å binde kationer (som natrium , kalium og kalsium ) og vann , og regulerer også bevegelsen av molekyler i matrisen. Bevis viser også at de kan påvirke aktiviteten og stabiliteten til proteiner og signalmolekyler i matrisen. De individuelle funksjonene til proteoglykaner kan tilskrives både proteinkjernen og de vedlagte GAG-kjedene.
Ikke alle proteoglykaner er utskilte komponenter i den ekstracellulære matrisen. Noen er integrerte komponenter i plasmamembraner . Noen fungerer som ko-reseptorer som samarbeider med celleoverflatereseptorer, både i cellefesting til den ekstracellulære matrisen og i å initiere celleresponser på enkelte signalproteiner. De mest karakteriserte er syndikere .
Proteoglykaner spiller en viktig rolle i cellesignalering da de binder ulike signalmolekyler. Å kunne øke eller redusere signalkapasiteten.
Proteoglykaner binder seg også til og regulerer aktivitetene til andre typer sekretoriske proteiner, slik som proteolytiske enzymer og deres hemmere. Bindingen av proteoglykaner kan påvirke enzymet ved hvilken som helst av disse mekanismene. Proteoglykaner antas å virke på alle disse måtene:
Proteoglykaner kan kategoriseres avhengig av arten av deres glykosaminoglykankjeder. [ 1 ] Disse kjedene kan være:
De kan også kategoriseres etter størrelse.
Manglende evne til å bryte ned proteoglykaner er karakteristisk for en gruppe genetiske lidelser som kalles mukopolysakkaridoser . Inaktiviteten til spesifikke lysozomatiske enzymer som normalt bryter ned glykosaminoglykaner fører til akkumulering av proteoglykaner i cellene. Dette fører til en rekke symptomer, avhengig av typen proteoglykan som ikke brytes ned.