Par glikozaminoglikāni , kas pazīstams arī kā Mikopolisaharīdi, ir ogļhidrātu struktūras, ar strukturālo funkciju biomolekulas, kas var būt atrodami galvenokārt saistaudu kaulu audos, starpšūnu vidi un epitēlija audos. Tās ir sarežģītu polisaharīdu vai proteoglikānu garas ķēdes, kas sastāv no atkārtotām disaharīdu vienībām.
Glikozaminoglikāni ir ļoti polāri un tiem piemīt spēja piesaistīt ūdeni, padarot tos ideālus to veiktajām bioloģiskajām funkcijām. Tos izmanto arī kā smērvielas vai triecienu absorbēšanai. Katru no tiem veido heksozamīns un heksoze vai hialuronskābe.
Glikozaminoglikānu struktūra
raksturojums
Glikozaminoglikāni ir dzīvnieku audu molekulu ārpusšūnu matricas lielākā sastāvdaļa, un tiem ir būtiska loma dažādos fizioloģiskos notikumos. Šos savienojumus mēs varam atrast ne tikai mugurkaulniekos, bet arī daudzos bezmugurkaulniekos. Tās funkcija ir saglabāšana dzīvnieku valstībā.
Vairākas heparīna, glikozaminoglikāna, sulfātu struktūras, kas atrodamas aknās, ādā un plaušās, var atrast dažāda veida organismos, sākot no primitīvākajiem cilvēkiem. Tas nosaka viņu aktīvo un fundamentālo līdzdalību bioloģiskajos procesos.
Hialuronskābes gadījumā cilvēka ķermenī mēs atrodam to nabā, saistaudos, sinoviālajā šķidrumā, skrimšļos, asinsvados un stiklveida humorā (želejveida masā, kas acī atrodama starp objektīvu un tīkleni); kamēr dabā tas pastāv tikai gliemjos.
Vēl viena atšķirība ir tā, ka hondroitīna sulfāts organismā pastāv kaulu audos un skrimšļos, savukārt citos mazāk attīstītos dzīvniekos tas tiek atrasts ierobežotā mērā, atkarībā no indivīda strukturālās sarežģītības un tā saistības ar noteiktām funkcijām.
Glikozaminoglikānu klātbūtne
Dabā mēs atrodam glikozaminoglikānus (GAG) ar fundamentālām funkcijām šūnu augšanā, diferenciācijā, šūnu migrācijā, morfoģenēzē un vīrusu vai baktēriju infekcijām.
Mugurkaulniekiem lielākie glikozaminoglikāni ir heparīns vai heparīna sulfāts, hondroitīna sulfāts, dermāna sulfāts un hialuronskābe. Visus šos GAG apstiprina ķēdes, kas aizvieto aminoskābes un hialuronskābes vienības, kas var būt glikuronskābe vai iduronskābe.
No otras puses, aminoskābes vienības var būt N-acetilglikozamīns vai N-acetilgalaktozamīns.
Kaut arī GAG celtniecības bloki parasti vienmēr ir vienādi, polisaharīdiem, atkārtotajām heparīna un hondroitīna sulfāta ķēžu līnijām ir nepieciešama ievērojama struktūras atšķirība.
Tas ir saistīts ar pastāvīgajām modifikācijām, kas ietver uronātu sulfēšanu un epemerizāciju, kas veido pamatu visdažādākajām struktūrām ar bioloģiskām aktivitātēm, kas saistītas ar GAG.
Šo biomolekulu klātbūtne dabā gan mugurkaulnieku, gan bezmugurkaulnieku organismos ir labi dokumentēta. Turpretī GAG nekad nav atrasti augos.
Dažās baktēriju ķēdēs tiek novēroti sintezēti polisaharīdi ar tādu pašu GAG pīlāru struktūru, taču šie līdzīgie polisaharīdi nav piesaistīti olbaltumvielu kodoliem un tiek ražoti tikai uz citoplazmatiskās membrānas iekšējās virsmas.
GAG gadījumā dzīvnieku šūnās tos pievieno olbaltumvielu kodoliem un veido proteoglikānus. Tādējādi baktēriju polisaharīdi ir atšķirīgi.
GAG, kas pieder mugurkaulniekiem, ir plaša struktūras dažādība. Sākot no zivīm un abiniekiem līdz zīdītājiem, šo biomolekulu struktūra ir ārkārtīgi neviendabīga.
GAG strukturālā kompleksa biosintēze tiek regulēta, un dažāda veida sulfāti veidojas noteiktā orgānā un audos, īslaicīgi augšanas un attīstības laikā.
Faktiski daudzu GAG biosintētisko enzīmu gēnu mutāciju defektiem ir smagas sekas mugurkaulnieku organismos. Tāpēc GAG izpausmēm un to īpašajām sulfāta struktūrām ir galvenā loma dzīvē.
Glikozaminoglikānu funkcijas
Viņu funkcija ir būtiska, jo tie ir saistaudu pamata komponenti, un GAG ķēdes caur kovalentām saitēm ir savienotas ar citiem proteīniem, piemēram, citokīniem un kemokīniem.
Vēl viena īpašība ir tā, ka tie ir saistīti ar antitrombīnu - proteīnu, kas saistīts ar koagulācijas procesu, tāpēc tie var kavēt šo funkciju, kas padara tos būtiskus, piemēram, trombozes ārstēšanas gadījumos.
Tas ir interesanti arī vēža izpētes jomā. Spējot kavēt GAG olbaltumvielu saistīšanos, var tikt apturēts šīs slimības process vai citi, piemēram, iekaisuma procesi un infekcijas slimības, kur GAG darbojas kā dažu flavivīrusu vīrusu, piemēram, drudža, receptori.
GAG pieder arī trim dermas komponentiem - slānim, kas atrodas zem ādas epidermas, kopā ar kolagēnu un elastīnu. Šie trīs elementi veido sistēmu, kas pazīstama kā ārpusšūnu matrica, kas cita starpā ļauj atjaunot audus un izvadīt no ķermeņa toksīnus.
GAG ir vielas, kas piesaista ūdeni dziļākajos ādas slāņos. Viens no pazīstamākajiem glikozaminoglikāniem ir hialuronskābe, kas atrodas daudzos anti-novecošanās un ādas kopšanas līdzekļos. Šo krēmu, losjonu un toneru ideja ir palielināt ādas mitrināšanu, samazinot grumbiņas un sejas izteiksmi.
Papildus spējai saglabāt ūdeni GAG ir arī augsta viskozitāte un zema saspiešana, padarot tos ideālus, lai aizsargātu kaulu savienojumu locītavās.
Tāpēc tie atrodas sinoviālajā šķidrumā, locītavu skrimšļos, sirds vārstos (hondroitīna sulfāts, visbagātākais GAG ķermenī), ādā, plaušu artērijās un aknās (heparīns, kam ir antikoagulanta funkcija), cīpslās un plaušās (dermatāna sulfāts) un radzenes un kauli (keratāna sulfāts).
Atsauces
- Glikozaminoglikānu evolūcija. Salīdzinošais bioķīmiskais pētījums. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
- Īpašais izdevums "Glikozaminoglikāni un to imitatori". Atgūts no vietnes mdpi.com.
- Šūnu virsmas makromolekulu manipulācijas ar flavivīriem. Roberts Andersons, 2003. gada žurnālā Advances in Virus Research, atgūts no sciencedirect.com.
- Kolagēns, elastīns un glikozaminoglikāni. Atgūts no vietnes justaboutskin.com.