Upravil Dr. Giovanni Chetta
Specializované bílkoviny
ECM obsahuje velký (a stále není dobře definovaný) počet specializovaných nekolagenových proteinů, které mají typicky více domén se specifickými vazebnými místy pro jiné molekuly ECM a receptory na povrchu buněk. Tímto způsobem funguje každá jednotlivá složka těchto proteinů jako „zesilovač“ kontaktů, a to jak mezi podobnými, tak i různými molekulami, a vytváří nekonečnou biochemickou síť schopnou generovat, modulovat, měnit a šířit, a to i na dálku, miliony a miliony biochemické informace. (a energetické).
Důležitým specializovaným proteinem extracelulární matrice je fibronektin, vysokomolekulární glykoprotein nacházející se u všech obratlovců. Jedná se o glykoproteinový dimer složený ze dvou velkých podjednotek spojených disulfidovými můstky. Fibronektin se zdá být schopen ovlivnit růst různými způsoby. buněčná, mezibuněčná adheze a s extracelulární matrix (má schopnost vázat se na buňky a další molekuly ECM, např. kolagen, fibrin, heparin), migrace buněk (buňka se může pohybovat až 5 cm za den - Albergati, 2004) atd. Váže se na nejznámější izoformu typu III integriny. Ty jsou rodinou transmembránových proteinů, které ovlivňují adhezi buněk k extracelulární matrici rozpoznáváním RGD sekvence. Peptidy RGD jsou aminokyselinové řetězce různé délky vycházející z jednoduchých tripeptidů, charakterizovaných aminokyselinovou sekvencí kyselina arginin-glycin-kyselina asparagová. Tato aminokyselinová sekvence je v organismu všudypřítomně přítomna a podílí se na řadě fyziologických funkcí.Tato sekvence RGD představuje jednu ze struktur, které umožňují adhezi konkrétních buněčných linií (např. Zánětlivých buněk), aby mohly plnit svoji funkci. Vazba mezi integriny a RGD indukuje v cytoplazmě řadu reakcí, které zahrnují cytoskelet a další proteiny, které regulují buněčnou adhezi, růst a migraci. Integriny proto fungují jako mechanoreceptory: přenášejí, selektivně a modulovatelně, tahy a mechanické tahy z ECM do buňky a naopak (Hynes, 2002). Nakonec se zdá být pravda, že fibronektinové fibrily jsou uspořádány a formovány správně pouze za přítomnosti napětí; toto roztažení je generováno samotnými buňkami (Alberts, 2002).
Glukosaminoglykany (GAG) a proteoglykany (PG)
Glukosaminoglykany (GAGS) a proteoglykany (PGs) tvoří vysoce hydratovanou gelovitou látku definovanou v pojivových tkáních, ve kterých jsou uloženy a imbrovány fibrilární proteiny. Tato forma polysacharidového gelu je na jedné straně schopna umožnit ECM odolávat značným tlakovým silám a na druhé straně umožňuje rychlou a konstantní difúzi živin, metabolitů a hormonů mezi krví a tkáněmi.
GAG se obvykle kovalentně vážou na proteinové jádro, což vede k proteoglykanům (PGS). GAG a PG jsou schopné působit samostatně nebo ve skupinách jako receptory pro adhezivní molekuly nebo jako katalyzátory biochemických procesů na cirkulujících molekulách, jako jsou růstové faktory, cytokiny a koagulační enzymy.
Glukosaminoglykany (GAG) jsou reprezentovány polysacharidovými řetězci složenými z disacharidových jednotek opakovaných několikrát. Jeden ze dvou cukrů je vždy reprezentován aminosacharidem (n-acetylglukosamin nebo n-acetylgalaktosamin) téměř vždy sulfátem. Druhým cukrem je obvykle kyselina glukuronová nebo její iduronový izomer L. Existují 4 hlavní skupiny GAG: hyaluronany, chondroitinsulfáty a dermatansulfáty, heparansulfáty, keratansulfáty.
Polysacharidové řetězce glukosaminoglykanů jsou volumetricky příliš tuhé na to, aby se mohly skládat uvnitř kompaktních globulárních struktur typických pro polypeptidové řetězce, a navíc jsou vysoce hydrofilní. Z těchto důvodů (a pravděpodobně i pro nás neznámé) mají GAG tendenci předpokládat extrémní konformace. zabírají velký objem v poměru k jejich hmotnosti a tvoří tak značné množství gelu i při nízkých koncentracích.Vysoké množství negativních nábojů (GAG představují nejpočetnější aniontové buňky, které jsou obvykle sulfátovány, produkované živočišnými buňkami) přitahuje četné kationty; mezi nimi hraje hlavní roli Na +, který dává celou osmotickou kapacitu a zachycuje obrovské množství vody v ECM. Tímto způsobem se generují otoky (turgory), které umožňují ECM odolat i důležitým tlakovým silám (díky tomu například chrupavka kyčle dokáže za fyziologických podmínek dokonale odolat tlaku několika stovek atmosfér).
Uvnitř pojivové tkáně představují GAG méně než 10–12% celosvětové hmotnosti, ale díky svým vlastnostem vyplňují mnoho extracelulárních prostorů a vytvářejí póry hydratovaného gelu různých velikostí a hustot elektrických nábojů, čímž působí ze selektivních klíčových bodů nebo „serverů“, jejichž prostřednictvím je regulován provoz molekul a buněk uvnitř MEC, na základě jejich velikosti, hmotnosti a elektrického náboje.
Kyselina hyaluronová (hyaluronan, hyaluronát) představuje snad nejjednodušší z GAG. U člověka je tvořena asi 25 000 stejnými nesulfátovanými disacharidy a obvykle není spojena s žádným „proteinovým jádrem“, proto má atypickou strukturu. Experimentální a molekulárně-biologická data potvrzují, že hraje zásadní roli na úrovni kostí a kloubů z hlediska odolnosti vůči značným tlakům. Kromě toho hraje velmi důležitou roli při vyplňování prostorů v ECM během embryonálního vývoje: vytváří prázdné prostory mezi buňkami, do kterých budou v pozdějších fázích migrovat (Albergati, 2004).
GAG a PG, vzájemným sdružováním, mohou v ECM vést k vzniku obrovských polymerních komplexů. Například molekuly aggrecano, které představují většinu PG na společné úrovni, se kombinují nekovalentními vazbami s kyselinou hyaluronovou, což vede ke vzniku agregátů velikosti bakterie.
Ne všechny PG jsou vylučovány ECM, některé jsou nedílnou součástí plazmatických membrán. Mezi nejznámější membránové PG, tzn syndekany mají extracelulární doménu tvořenou třemi řetězci GAG, zatímco o intracelulárním se předpokládá, že je schopen reagovat s aktinem buněčného cytoskeletu (Alberts, 2002).
Další články na téma „Fibronektin, glukosaminoglykany a proteoglykany“
- Kolagen a elastin, kolagenová vlákna v extracelulární matrix
- Extracelulární matrix
- Význam extracelulární matrice v buněčných rovnováhách
- Změny extracelulární matrix a patologie
- Pojivová tkáň a extracelulární matrix
- Hluboká fascie - pojivová tkáň
- Fasciální mechanoreceptory a myofibroblasty
- Biomechanika hluboké fascie
- Držení těla a dynamická rovnováha
- Tensegrity a šroubovicové pohyby
- Dolní končetiny a pohyb těla
- Podpora závěru a stomatognatický aparát
- Klinické případy, posturální změny
- Klinické případy, držení těla
- Posturální hodnocení - klinický případ
- Bibliografie - Od extracelulární matrix k držení těla. Je spojovací systém náš skutečný Deus ex machina?
