Протеогликаны — это белки [1] , которые сильно гликозилированы . Основная протеогликановая единица состоит из «ядерного белка » с одной или несколькими ковалентно присоединенными цепями гликозаминогликанов (ГАГ). [2] Точкой присоединения является остаток серина (Ser), к которому гликозаминогликан присоединен через тетрасахаридный мостик (например, хондроитинсульфат - GlcA - Gal -Gal- Xyl -PROTEIN). Остаток Ser обычно находится в последовательности -Ser- Gly -X-Gly- (где X может быть любым аминокислотным остатком, кроме пролина ), хотя не каждый белок с этой последовательностью имеет присоединенный гликозаминогликан. Цепи представляют собой длинные линейные углеводные полимеры, которые в физиологических условиях заряжены отрицательно из-за наличия групп сульфата и уроновой кислоты . Протеогликаны встречаются в соединительной ткани .
Протеогликаны классифицируются по их относительному размеру (большие и малые) и природе их гликозаминогликановых цепей. [3] Типы включают:
Некоторые члены считаются членами «малого семейства протеогликанов, богатых лейцином» (SLRP). [4] К ним относятся декорин , бигликан , фибромодулин и люмикан .
Протеогликаны являются основным компонентом внеклеточного матрикса животных , веществом-наполнителем, существующим между клетками организма. Здесь они образуют крупные комплексы как с другими протеогликанами, так и с гиалуронаном , а также с белками фиброзного матрикса, такими как коллаген . Комбинация протеогликанов и коллагена образует хрящ — прочную ткань, которая обычно сильно гидратирована (в основном из-за отрицательно заряженных сульфатов в гликозаминогликановых цепях протеогликанов). [5] Они также участвуют в связывании катионов (таких как натрий , калий и кальций ) и воды , а также регулируют движение молекул через матрицу. Данные также показывают, что они могут влиять на активность и стабильность белков и сигнальных молекул внутри матрикса. [6] [7] Отдельные функции протеогликанов можно отнести либо к ядру белка, либо к присоединенной цепи GAG. Они также могут служить смазками, создавая увлажняющий гель, который помогает выдерживать высокое давление.
Белковый компонент протеогликанов синтезируется рибосомами и транслоцируется в просвет шероховатой эндоплазматической сети . Гликозилирование протеогликана происходит в аппарате Гольджи в несколько ферментативных стадий. Во-первых, к сериновой боковой цепи основного белка прикрепляется особое звено тетрасахарида, которое служит праймером для роста полисахарида. Затем сахара добавляются по одному с помощью гликозилтрансферазы. Готовый протеогликан затем экспортируется в секреторных везикулах во внеклеточный матрикс ткани.
Неспособность расщеплять протеогликаны характерна для группы генетических заболеваний , называемых мукополисахаридозами . Неактивность специфических лизосомальных ферментов, которые в норме расщепляют гликозаминогликаны, приводит к накоплению протеогликанов внутри клеток. Это приводит к различным симптомам заболевания, в зависимости от типа протеогликана, который не разлагается. Мутации в гене, кодирующем галактозилтрансферазу B4GALT7 , приводят к уменьшению замены протеогликанов декорина и бигликана на цепи гликозаминогликанов и вызывают спондилодиспластическую форму синдрома Элерса-Данлоса . [8]
Цитата из рекомендаций ИЮПАК: [9]
Гликопротеин — это соединение, содержащее углевод (или гликан), ковалентно связанный с белком . Углевод может находиться в форме моносахарида, дисахарида(ов), олигосахарида(ов), полисахарида(ов) или их производных (например, сульфо- или фосфозамещенных). Могут присутствовать одна, несколько или множество углеводных единиц. Протеогликаны представляют собой подкласс гликопротеинов, в которых углеводными единицами являются полисахариды, содержащие аминосахара. Такие полисахариды также известны как гликозаминогликаны.