V glikozaminoglikani , znan tudi kot mukopolisaharidov, so ogljikovi hidrati strukture, s strukturno biomolekul funkcijskih da se najdemo predvsem v vezivnem tkivu, kostnega tkiva, medceličnem okolju in epitelijskega tkiva. So dolge verige kompleksnih polisaharidov ali proteoglikanov, sestavljene iz ponavljajočih se enot disaharidov.
Glikozaminoglikani so zelo polarni in imajo sposobnost privlačenja vode, zaradi česar so idealni za biološke funkcije, ki jih opravljajo. Uporabljajo se tudi kot maziva ali za absorpcijo udarcev. Vsak je sestavljen iz heksozamina in heksosove ali hialuronske kisline.
Struktura glikozaminoglikanov
značilnosti
Glikozaminoglikani so največji sestavni del zunajceličnega matriksa molekul v živalskih tkivih in imajo temeljno vlogo pri različnih fizioloških dogodkih. Te spojine ne moremo najti le pri vretenčarjih, ampak tudi pri mnogih nevretenčarjih. Njegova funkcija je ohranjanje v živalskem kraljestvu.
Različne sulfatirane strukture heparina, glikozaminoglikana, ki ga najdemo v jetrih, koži in pljučih, najdemo v različnih vrstah organizmov, od najbolj primitivnih do človeka. To določa njihovo aktivno in temeljno sodelovanje v bioloških procesih.
V primeru hialuronske kisline najdemo v človeškem telesu prisotno v popkovini, vezivnem tkivu, sinovialni tekočini, hrustancu, krvnih žilah in steklastem humorju (želatinozna masa, ki jo najdemo med lečo in mrežnico v očesu); medtem ko v naravi obstaja le v mehkužcih.
Druga razlika je v tem, da hondroitin sulfat v telesu obstaja v kostnih tkivih in hrustancu, medtem ko ga pri drugih manj razvitih živalih najdemo v omejenem obsegu, odvisno od strukturne zapletenosti posameznika in njegove povezanosti z določenimi funkcijami.
Prisotnost glikozaminoglikanov
V naravi najdemo glikozaminoglikane (GAG) s temeljnimi funkcijami pri celični rasti, diferenciaciji, celični migraciji, morfogenezi in virusnih ali bakterijskih okužbah.
Pri vretenčarjih so glavni glikozaminoglikani heparin ali heparin sulfat, hondroitin sulfat, dermatan sulfat in hialuronska kislina. Vse te GAG potrjujejo verige, ki nadomeščajo enote amino sladkorja in hialuronske kisline, ki sta lahko glukuronska kislina ali iduronska kislina.
Po drugi strani so lahko enote amino sladkorja N-acetilglukozamin ali N-acetilgalaktozamin.
Čeprav so sestavni deli GAG običajno enaki, polisaharidi, ponavljajoče se linije verig heparin in hondroitin-sulfat zahtevajo precejšnjo strukturno variacijo.
To je posledica nenehnih sprememb, ki vključujejo sulfatiranje in epemerizacijo uronatov, ki so osnova najrazličnejših struktur z biološkimi aktivnostmi, povezanimi z GAG.
Prisotnost teh biomolekul v naravi, tako pri vretenčarjih kot nevretenčarjih, je bila dobro dokumentirana. Nasprotno pa GAG niso nikoli našli v rastlinah.
V nekaterih verigah bakterij opazimo sintetizirane polisaharide z isto strukturo GAG, vendar ti podobni polisaharidi niso vezani na jedrne beljakovine in nastajajo le na notranji površini citoplazmatske membrane.
V primeru GAG v živalskih celicah se te dodajo beljakovinskim jedrom in tvorijo proteoglikane. Tako so bakterijski polisaharidi različni.
V GAG obstaja velika strukturna raznolikost, ki spada med vretenčarje. Od rib in dvoživk do sesalcev je struktura teh biomolekul izjemno raznolika.
Biosinteza strukturnega kompleksa GAG je urejena in različni vzorci sulfacije se oblikujejo v določenem organu in tkivu, začasno med rastjo in razvojem.
V bistvu imajo mutacijske napake v mnogih genih biosintetskih encimov GAG hude posledice pri vretenčarskih organizmih. Zato ima izražanje GAG in njihovih specifičnih sulfatnih struktur temeljno vlogo v življenju.
Delovanje glikozaminoglikanov
Njihova funkcija je bistvenega pomena, saj so temeljne komponente vezivnega tkiva, verige GAG pa so povezane s kovalentnimi vezmi z drugimi proteini, kot so citokini in hemokini.
Druga značilnost je, da so povezani z antitrombinom, beljakovinami, povezanimi s procesom koagulacije, zato lahko zavirajo to funkcijo, zaradi česar so na primer pomembni v primeru zdravljenja tromboze.
To je zanimivo tudi na področju raziskav raka. S sposobnostjo zaviranja vezave beljakovin GAG lahko zaustavimo proces te bolezni ali drugih, kot so vnetni procesi in nalezljive bolezni, kjer GAG delujejo kot receptorji za nekatere viruse, denimo dengo, tipa flavivirus.
GAG spadajo tudi med tri sestavne dele dermisa, plast, ki se nahaja pod povrhnjico kože, skupaj s kolagenom in elastinom. Ti trije elementi tvorijo sistem, znan kot zunajcelični matriks, ki med drugim omogoča regeneracijo tkiv in izločanje strupov iz telesa.
GAG so snovi, ki pritegnejo vodo v globlje plasti kože. Eden najbolj znanih glikozaminoglikanov je hialuronska kislina, ki je prisotna v številnih izdelkih proti staranju in negi kože. Ideja teh krem, losjonov in tonerjev je, da povečajo hidratacijo kože in zmanjšajo gubice in izrazne linije.
GAG-ji poleg tega, da lahko zadržijo vodo, imajo tudi visoko viskoznost in nizko stiskanje, zaradi česar so idealni za zaščito zveze kosti v sklepih.
Zaradi tega so prisotni v sinovialni tekočini, sklepnem hrustancu, srčnih zaklopkah (hondroitin sulfat, najpogostejši GAG v telesu), koži, pljučnih arterijah in v jetrih (heparin, ki ima antikoagulantno delovanje), kite in pljuča (dermatan sulfat) ter roženice in kosti (kerattan sulfat).
Reference
- Evolucija glikozaminoglikanov. Primerjalna biokemična študija. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
- Posebna številka "Glikozaminoglikani in njihova mimetika". Pridobljeno z mdpi.com.
- Manipulacija makromolekul celične površine s flavivirusi. Robert Anderson, v članku Advances in Virus Research, 2003. Pridobljeno iz sciencedirect.com.
- Kolagen, Elastin in Glikozaminoglikani. Pridobljeno iz justaboutskin.com.