Tieto glykosaminoglykánová , tiež známe ako mukopolysacharidy, sú sacharidové štruktúry, sa štrukturálnym biomolekuly funkcie, ktoré môžu byť nájdené najmä v spojivovom tkanive, kostného tkaniva, medzibunkového prostredia a epitelové tkanivá. Sú to dlhé reťazce komplexných polysacharidov alebo proteoglykánov, zložené z opakujúcich sa jednotiek disacharidov.
Glykozaminoglykány sú vysoko polárne a majú schopnosť priťahovať vodu, čo ich robí ideálnymi pre biologické funkcie, ktoré vykonávajú. Používajú sa tiež ako mazadlá alebo na absorbovanie nárazov. Každá je vyrobená z hexozamínu a hexózy alebo kyseliny hyalurónovej.
Štruktúra glykozaminoglykánov
vlastnosti
Glykozaminoglykány sú najväčšou zložkou extracelulárnej matrice molekúl v živočíšnych tkanivách a majú zásadnú úlohu pri rôznych fyziologických udalostiach. Tieto zlúčeniny nájdeme nielen u stavovcov, ale aj u mnohých bezstavovcov. Jeho funkciou je ochrana v živočíšnej ríši.
Niekoľko sulfátovaných štruktúr heparínu, glykozaminoglykánu, ktorý sa nachádza v pečeni, koži a pľúcach, možno nájsť v rôznych typoch organizmov, od najprimitívnejších k ľudským bytostiam. Toto určuje ich aktívnu a zásadnú účasť na biologických procesoch.
V prípade kyseliny hyalurónovej sa v ľudskom tele nachádza v pupočnej šnúre, spojivovom tkanive, synoviálnej tekutine, chrupavke, krvných cievach a sklovci (želatínová hmota, ktorá sa nachádza medzi šošovkou a sietnicou v oku); zatiaľ čo v prírode existuje iba u mäkkýšov.
Ďalším rozdielom je to, že chondroitín sulfát v tele existuje v kostných tkanivách a chrupavkách, zatiaľ čo u iných menej vyvinutých zvierat sa vyskytuje v obmedzenom rozsahu v závislosti od štruktúrnej zložitosti jednotlivca a jeho spojitosti s určitými funkciami.
Prítomnosť glykozaminoglykánov
V prírode nájdeme glykozaminoglykány (GAG) so základnými funkciami v bunkovom raste, ich diferenciácii, migrácii buniek, morfogenéze a vírusových alebo bakteriálnych infekciách.
Na stavovcoch sú hlavné glykozaminoglykány heparín alebo heparín sulfát, chondroitín sulfát, dermatán sulfát a kyselina hyalurónová. Všetky tieto GAG sú potvrdené reťazcami, ktoré striedajú jednotky aminocukru a kyseliny hyalurónovej, ktorou môže byť kyselina glukurónová alebo kyselina idurónová.
Na druhej strane, aminokyselinovými jednotkami môžu byť N-acetylglukozamín alebo N-acetylgalaktozamín.
Aj keď sú stavebné bloky GAG obvykle vždy rovnaké, polysacharidy, opakujúce sa línie heparínových a chondroitín-sulfátových reťazcov vyžadujú značnú mieru štrukturálnej variácie.
Je to kvôli neustálym modifikáciám, ktoré zahŕňajú sulfatáciu a epemerizáciu uronátov, ktoré tvoria základy širokej škály štruktúr s biologickými aktivitami súvisiacimi s GAG.
Prítomnosť týchto biomolekúl v organizmoch stavovcov aj bezstavovcov bola dobre zdokumentovaná. Naopak, GAG sa nikdy nenašli v rastlinách.
Syntetizované polysacharidy s rovnakou stĺpcovou štruktúrou GAG sú pozorované v niektorých bakteriálnych reťazcoch, ale tieto podobné polysacharidy sa neviažu na jadrové proteíny a sú produkované iba na vnútornom povrchu cytoplazmatickej membrány.
V prípade GAG v živočíšnych bunkách sa pridávajú do proteínových jadier a tvoria proteoglykány. Preto sú bakteriálne polysacharidy odlišné.
V GAG existuje veľká štrukturálna rozmanitosť, ktorá patrí k stavovcom. Od rýb a obojživelníkov po cicavce je štruktúra týchto biomolekúl mimoriadne heterogénna.
Biosyntéza štruktúrneho komplexu GAG je regulovaná a rôzne vzorce sulfatácie sa tvoria v špecifickom orgáne a tkanive, dočasne počas rastu a vývoja.
V skutočnosti mutačné defekty v mnohých génoch biosyntetických enzýmov GAG majú vážne následky na organizmy stavovcov. Preto výraz GAG a ich špecifické sulfátované štruktúry zohrávajú v živote zásadnú úlohu.
Funkcie glykozaminoglykánov
Ich funkcia je nevyhnutná, pretože sú základnými zložkami spojivového tkaniva a reťazce GAG sú prostredníctvom kovalentných väzieb spojené s inými proteínmi, ako sú cytokíny a chemokíny.
Ďalšou charakteristikou je to, že sú viazané na antitrombín, proteín súvisiaci s koagulačným procesom, takže môžu inhibovať túto funkciu, čo ich robí nevyhnutnými napríklad v prípade liečby trombózy.
Je to zaujímavé aj v oblasti výskumu rakoviny. Tým, že sú schopné inhibovať väzbu proteínov GAG, je možné zastaviť proces tohto ochorenia alebo iných, ako sú zápalové procesy a infekčné choroby, kde GAG pôsobia ako receptory pre niektoré vírusy typu divín flavivírusu.
GAG tiež patria medzi tri zložky dermy, vrstvu nachádzajúcu sa pod epidermou kože, spolu s kolagénom a elastínom. Tieto tri prvky tvoria systém známy ako extracelulárna matrica, ktorý okrem iného umožňuje regeneráciu tkanív a odstránenie toxínov z tela.
GAG sú látky, ktoré priťahujú vodu do hlbších vrstiev pokožky. Jedným z najznámejších glykozaminoglykánov je kyselina hyalurónová, ktorá je prítomná v mnohých výrobkoch proti starnutiu a starostlivosti o pleť. Myšlienka týchto krémov, pleťových vôd a tonerov je zvýšiť hydratáciu pokožky a znížiť vrásky a expresné línie.
Okrem schopnosti zadržiavať vodu majú GAG tiež vysokú viskozitu a nízku kompresiu, vďaka čomu sú ideálne na ochranu spojenia kostí v kĺboch.
Z tohto dôvodu sú prítomné v synoviálnej tekutine, kĺbovej chrupavke, srdcových chlopniach (chondroitín sulfát, najhojnejšie GAG v tele), koži, pľúcnych artériách a pečeni (heparín, ktorý má antikoagulačnú funkciu), šľachách a pľúcach (dermatan sulfát) a rohovky a kosti (keratan sulfát).
Referencie
- Vývoj glykozaminoglykánov. Porovnávacia biochemická štúdia. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
- Osobitné vydanie "Glykozaminoglykány a ich mimetiká". Obnovené z adresy mdpi.com.
- Manipulácia makromolekúl bunkového povrchu pomocou flavivírusov. Robert Anderson, Advances in Virus Research, 2003. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Kolagén, elastín a glykozaminoglykány. Získané z justaboutskin.com.