De glycosaminoglycaner, også kendt som mucopolysaccharider, er carbohydratstrukturer, med en strukturel funktion biomolekyler, som kan være primært findes i bindevæv, knoglevæv, intercellulær miljø og epithelvæv. De er lange kæder af komplekse polysaccharider eller proteoglycaner, sammensat af gentagne enheder af disaccharider.
Glykosaminoglykaner er meget polære og har evnen til at tiltrække vand, hvilket gør dem ideelle til de biologiske funktioner, de udfører. De bruges også som smøremidler eller til at absorbere stød. Hver består af hexosamin og en hexose eller hyaluronsyre.
Struktur af glycosaminoglycaner
egenskaber
Glykosaminoglykaner er den største komponent i den ekstracellulære matrix af molekyler i dyrevæv og spiller en grundlæggende rolle i forskellige fysiologiske begivenheder. Vi kan ikke kun finde disse forbindelser i hvirveldyr, men også i mange hvirvelløse dyr. Dets funktion er bevaring i dyreriget.
Adskillige sulfaterede strukturer af heparin, en glycosaminoglycan, der findes i leveren, huden og lungen, kan findes i forskellige typer organismer, fra de mest primitive til mennesker. Dette bestemmer deres aktive og grundlæggende deltagelse i biologiske processer.
I tilfælde af hyaluronsyre finder vi den i menneskekroppen til stede i navlestrengen, bindevæv, synovialvæske, brusk, blodkar og glasagtig humor (den gelatinøse masse, der findes mellem linsen og nethinden i øjet); mens det i naturen kun findes i bløddyr.
En anden forskel er, at chondroitinsulfat i kroppen findes i knoglevæv og brusk, mens det i andre mindre udviklede dyr findes i et begrænset omfang, afhængigt af individets strukturelle kompleksitet og dets tilknytning til visse funktioner.
Tilstedeværelse af glycosaminoglycans
I naturen finder vi glycosaminoglycans (GAG'er) med grundlæggende funktioner i cellevækst, deres differentiering, cellevandring, morfogenese og virus- eller bakterieinfektioner.
I hvirveldyr er de vigtigste glycosaminoglycaner heparin eller heparinsulfat, chondroitinsulfat, dermatansulfat og hyaluronsyre. Alle disse GAG'er bekræftes af kæder, der skifter enheder af et aminosukker og en hyaluronsyre, der kan være glukuronsyre eller iduronsyre.
På den anden side kan aminosukkerenhederne være N-acetylglucosamin eller N-acetylgalactosamin.
Selvom byggestenene til GAG'er normalt altid er de samme, kræver polysaccharider, de gentagne linjer i heparin og chondroitin-sulfatkæder en betydelig grad af strukturel variation.
Dette skyldes de konstante modifikationer, der inkluderer sulfation og epemerisering af uronater, der udgør baserne i den store række strukturer med biologiske aktiviteter relateret til GAG'er.
Tilstedeværelsen af disse biomolekyler i naturen, både i hvirveldyr og hvirvelløse organismer, er godt dokumenteret. I modsætning hertil er GAG aldrig fundet i planter.
Syntetiserede polysaccharider med den samme søjlestruktur af GAG'er observeres i nogle bakteriekæder, men disse lignende polysaccharider er ikke bundet til kerneproteiner og produceres kun på den indre overflade af den cytoplasmatiske membran.
I tilfælde af GAG'er i dyreceller sættes de til proteinkerner og danner proteoglycaner. Bakterielle polysaccharider er således forskellige.
Der er en bred strukturel variation i GAG'er, der hører til hvirveldyr. Fra fisk og amfibier til pattedyr er strukturen af disse biomolekyler ekstremt heterogen.
Biosyntesen af det strukturelle kompleks af GAG'er reguleres, og de forskellige sulfateringsmønstre dannes i et specifikt organ og væv, midlertidigt under vækst og udvikling.
Faktisk har mutationsdefekter i mange gener af de biosyntetiske enzymer af GAGs alvorlige konsekvenser i hvirveldyrsorganismer. Dette er grunden til, at udtrykket af GAG'er og deres specifikke sulfaterede strukturer spiller en grundlæggende rolle i livet.
Funktioner af glycosaminoglycans
Deres funktion er essentiel, da de er grundlæggende komponenter i bindevæv, og GAG-kæderne er bundet via kovalente bindinger til andre proteiner, såsom cytokiner og kemokiner.
Et andet kendetegn er, at de er knyttet til antithrombin, et protein, der er relateret til koagulationsprocessen, så de kan hæmme denne funktion, hvilket gør dem essentielle i for eksempel behandling af trombose.
Dette er også interessant inden for kræftforskning. Ved at være i stand til at hæmme bindingen af GAG-proteiner, kan processen med denne sygdom eller andre, såsom inflammatoriske processer og infektionssygdomme, standses, hvor GAG'er fungerer som receptorer for nogle vira, såsom dengue, af flavivirus-typen.
GAG'er hører også til de tre komponenter i dermis, det lag, der er placeret under hudens overhuden, sammen med kollagen og elastin. Disse tre elementer danner systemet kendt som den ekstracellulære matrix, der muliggør blandt andet regenerering af væv og eliminering af toksiner fra kroppen.
GAG'er er de stoffer, der tiltrækker vand til de dybere lag af huden. En af de bedst kendte glycosaminoglycaner er hyaluronsyre, der findes i mange anti-aldring og hudplejeprodukter. Idéen med disse cremer, lotioner og tonere er at øge hydratiseringen i huden og reducere rynker og udtrykslinjer.
Ud over at være i stand til at tilbageholde vand har GAG'er også høj viskositet og lav komprimering, hvilket gør dem ideelle til at beskytte samlingen af knogler i leddene.
Dette er grunden til, at de findes i synovialvæske, ledbrusk, hjerteklapper (chondroitinsulfat, det mest rigelige GAG i kroppen), hud, lungearterier og i leveren (heparin, der har en antikoagulant funktion), sener og lunger (dermatansulfat) og hornhinde og knogler (kerattan sulfat).
Referencer
- Evolution af glycosaminoglycans. Sammenlignende biokemisk undersøgelse. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
- Specialudgave "Glykosaminoglykaner og deres efterligning". Gendannes fra mdpi.com.
- Manipulation af celleoverflademakromolekyler ved flavivira. Robert Anderson, i Advances in Virus Research, 2003. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Kollagen, Elastin og Glycosaminoglycans. Gendannes fra justaboutskin.com.