На глюкозаминогликани, известен също като мукополизахариди, са въглехидратни структури, със структурни биомолекули функции, които могат да се намират предимно в съединителната тъкан, костна тъкан, междуклетъчната среда и епителна тъкан. Те представляват дълги вериги от сложни полизахариди или протеогликани, съставени от повтарящи се единици на дизахариди.
Гликозаминогликаните са силно полярни и имат способността да привличат вода, което ги прави идеални за биологичните функции, които изпълняват. Използват се също като смазочни материали или за абсорбиране на удари. Всеки от тях е съставен от хексозамин и хексоза или хиалуронова киселина.
Структура на гликозаминогликани
характеристики
Гликозаминогликаните са най-големият компонент на извънклетъчната матрица на молекулите в животинските тъкани и имат основна роля при различни физиологични прояви. Не можем да намерим тези съединения при гръбначни животни, но и в много безгръбначни. Функцията му е опазване в животинското царство.
Различни сулфатни структури на хепарин, гликозаминогликан, открит в черния дроб, кожата и белите дробове, могат да бъдат открити в различни видове организми, от най-примитивните за хората. Това определя активното им и фундаментално участие в биологичните процеси.
В случай на хиалуронова киселина в човешкото тяло я намираме в пъпната връв, съединителната тъкан, синовиалната течност, хрущялите, кръвоносните съдове и стъкловидното тяло (желатиновата маса, която се намира между лещата и ретината в окото); докато в природата той съществува само в мекотели.
Друга разлика е, че хондроитин сулфатът в организма съществува в костните тъкани и хрущялите, докато при други по-слабо развити животни той се открива в ограничена степен, в зависимост от структурната сложност на индивида и неговата връзка с определени функции.
Наличие на гликозаминогликани
В природата откриваме гликозаминогликани (GAG) с основни функции в клетъчния растеж, тяхното диференциране, клетъчна миграция, морфогенеза и вирусни или бактериални инфекции.
При гръбначните животни основните гликозаминогликани са хепарин или хепарин сулфат, хондроитин сулфат, дерматан сулфат и хиалуронова киселина. Всички тези GAG са потвърдени от вериги, които редуват единици на амино захар и хиалуронова киселина, които могат да бъдат глюкуронова киселина или идуронова киселина.
От друга страна, амино захарните единици могат да бъдат N-ацетилглюкозамин или N-ацетилгалактозамин.
Въпреки че градивните елементи на GAG обикновено са едни и същи, полизахаридите, повтарящите се линии на хепарин и хондроитин-сулфат вериги изискват значителна степен на структурна промяна.
Това се дължи на постоянните модификации, които включват сулфатиране и емеризация на уронатите, съставляващи основите на голямото разнообразие от структури с биологични активности, свързани с GAG.
Наличието на тези биомолекули в природата, както в гръбначните, така и в безгръбначните организми, е добре документирано. За разлика от тях, GAG никога не са били открити в растенията.
Синтезирани полизахариди със същата стълбова структура на GAG се наблюдават в някои вериги от бактерии, но тези подобни полизахариди не са свързани с основните протеини и се произвеждат само на вътрешната повърхност на цитоплазмената мембрана.
В случай на GAG в животински клетки, те се добавят към протеиновите ядра и образуват протеогликани. По този начин бактериалните полизахариди са различни.
В GAGs има голямо структурно разнообразие, което принадлежи на гръбначни животни. От риби и земноводни до бозайници, структурата на тези биомолекули е изключително разнородна.
Биосинтезата на структурния комплекс на GAG е регулирана и различните модели на сулфатиране се формират в конкретен орган и тъкан, временно по време на растеж и развитие.
Всъщност мутационните дефекти в много гени на биосинтетичните ензими на GAG имат тежки последици за гръбначните организми. Ето защо изразяването на GAG и техните специфични сулфатирани структури играят основна роля в живота.
Функции на гликозаминогликани
Тяхната функция е от съществено значение, тъй като те са основни компоненти на съединителните тъкани, а веригите на GAG са свързани чрез ковалентни връзки с други протеини като цитокини и хемокини.
Друга характеристика е, че те са свързани с антитромбин, протеин, свързан с процеса на коагулация, така че те могат да инхибират тази функция, което ги прави съществени в случаи на лечение на тромбоза, например.
Това е интересно и в областта на изследванията на рака. Чрез възможността да инхибира свързването на протеини на GAG, процесът на това заболяване или други като възпалителни процеси и инфекциозни заболявания може да бъде спрян, където GAG действат като рецептори за някои вируси, като денга, от типа на флавивирус.
GAG също принадлежат към трите компонента на дермата, слоят, разположен под епидермиса на кожата, заедно с колаген и еластин. Тези три елемента образуват системата, известна като извънклетъчна матрица, която позволява, наред с други неща, регенерацията на тъканите и елиминирането на токсините от тялото.
GAG's са веществата, които привличат вода към по-дълбоките слоеве на кожата. Един от най-известните гликозаминогликани е хиалуроновата киселина, присъстваща в много продукти против стареене и грижа за кожата. Идеята на тези кремове, лосиони и тонери е да увеличат хидратацията в кожата, намалявайки бръчките и изразителните линии.
Освен че могат да задържат вода, GAG също имат висок вискозитет и ниска компресия, което ги прави идеални за защита на съединението на костите в ставите.
Поради тази причина те присъстват в синовиалната течност, ставните хрущяли, сърдечните клапи (хондроитин сулфат, най-разпространеният GAG в организма), кожата, белодробните артерии и в черния дроб (хепарин, който има антикоагулантна функция), сухожилията и белите дробове (дерматан сулфат) и роговицата и костите (кератан сулфат).
Препратки
- Еволюция на гликозаминогликани. Сравнително биохимично изследване. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
- Специален брой „Гликозаминогликани и техните миметици“. Възстановена от mdpi.com.
- Манипулация на макромолекулите на клетъчната повърхност чрез флавивируси. Робърт Андерсън, в авансите на Virus Research, 2003. Възстановен от sciencedirect.com.
- Колаген, еластин и гликозаминогликани. Възстановени от justaboutskin.com.