Proteoglikan adalah molekul di mana-mana yang berfungsi sebagai komponen penting dari matriks ekstraseluler. Protein-protein ini tersusun dari rantai glikosaminoglikan yang secara kovalen melekat pada inti protein. Meskipun hanya segelintir protein memiliki kecenderungan untuk menjadi proteoglikan, jangkauan fungsi dan peran potensial mereka dalam pengembangan organisme sangat luas.
Struktur proteoglikan
Karbohidrat
Proteoglikan bertindak sebagai polisakarida daripada protein karena 95% dari beratnya terdiri dari glikosaminoglikan. Rantai glikosaminoglikan terdiri dari heksosamin bergantian dan asam heksuronat atau unit galaktosa. Ada juga daerah-daerah penghubung glikopeptida yang menghubungkan rantai polisakarida dengan protein inti yang mengandung oligosakarida yang terkait dengan O dan / atau O.
Urutan polimer reguler glikosaminoglikan adalah hasil dari unit berulang rantai glikosaminoglikan. Namun, sebuah studi rantai glikosaminoglikan mengungkapkan adanya heterogenitas yang nyata pada masing-masing unit polisakarida.
Protein inti
Proteoglikan dapat diklasifikasikan berdasarkan protein inti mereka. Sebagai contoh, satu keluarga terdiri dari proteoglikan ekstraseluler kondroitin sulfat besar yang dapat secara khusus berinteraksi dengan asam hialuronat. Beberapa proteoglikan dalam matriks ekstraseluler dan proteoglikan hadir dalam jaringan ikat yang berbeda termasuk dalam kategori ini.
Famili lain dari proteoglikan terdiri dari protein inti homolog kecil yang mencakup satu atau dua rantai glikosaminoglikan. Protein inti kecil ini termasuk decorin, biglycan, fibromodulin, dll. Proteoglikan heparan sulfat hadir dalam membran ekstraseluler atau ruang bawah tanah dan terkait dengan proteoglikan heparan sulfat yang disekresikan oleh garis sel tumor Engelbreth-Holm-Swarm (EHS).
Serglikan adalah proteoglikan intraseluler yang terdiri dari sekuens protein inti unit serin dan glisin yang banyak disubstitusi dengan rantai heparan. Semua protein inti mengandung domain substitusi glikosaminoglikan dan sebagian besar proteoglikan melekat pada makromolekul yang ada dalam matriks ekstraseluler melalui domain yang ada dalam protein inti.
Domain pengganti Glikosaminoglikan
Rantai glikosaminoglikan terikat pada residu serin yang ada dalam protein inti. Perpanjangan rantai dimulai oleh xilosilasi residu serin spesifik. Unit serin yang rentan terhadap xilosilasi terjadi dalam urutan tetrapeptida spesifik yang didahului oleh beberapa residu asam. Peptida sintetik yang mengandung urutan ini telah terbukti sebagai substrat yang memadai untuk xilosilasi in vitro.
Fungsi seluler
Semua proses seluler melibatkan interaksi di permukaan sel, termasuk interaksi sel dengan matriks, dengan sel lain, serta dengan ligan. Interaksi ini melibatkan proteoglikan karena molekul-molekul ini berikatan dengan protein dan banyak terdapat di permukaan.
Dalam satu penelitian, peran proteoglikan heparan sulfat dijelaskan selama tahap-tahap perkembangan kritis, termasuk pembangkitan dan diferensiasi neuron, panduan aksonal, perkembangan sinaps, dll.
Salah satu perilaku kritis sel tumor adalah invasi lokal dan metastasis jauh. Perilaku ini melibatkan mematuhi sel, motilitas, dan pertumbuhan – semua faktor ini dipengaruhi oleh proteoglikan.
Studi lain menunjukkan bahwa proteoglikan heparan sulfat dapat menghambat atau meningkatkan aktivitas ini berdasarkan pada sel atau jenis jaringan, patofisiologi tumor, dan langkah spesifik metastasis yang terpengaruh.
Transduksi sinyal
Dua famili utama proteoglikan heparan sulfat permukaan sel adalah sindekan dan glipikan. Dua keluarga ini mengikat beberapa faktor pertumbuhan dan protein matriks dan terlibat dalam berbagai jalur transduksi sinyal yang terlibat dalam proliferasi sel dan perubahan bentuk sel.
Sindekan adalah protein transmembran yang dihubungkan ke membran sel menggunakan jangkar lipid glikosilfosfatidlinositol (GPI). Ada empat protein sindekan mamalia yang diketahui. Sementara struktur protein ini sangat mirip dengan beberapa sitoplasma, juxtamembrane, dan domain transmembran bersama, mereka juga memiliki daerah dan distribusi yang berbeda di dalam sel. Baik mitra protein yang dikonservasi maupun yang berbeda memiliki peran dalam fungsi seluler dan perkembangan proteoglikan.
Studi terbaru yang dilakukan pada Drosophila, tikus, dan manusia menunjukkan bagaimana proteoglikan dapat terlibat dalam pertumbuhan dan diferensiasi sel. Mereka juga memiliki peran khusus untuk mengatur molekul yang terlibat dalam jalur pensinyalan, seperti FGF, BMPs, Wnts, Hhs, IGFs, dll. Namun, mekanisme pasti bagaimana fungsi molekul-molekul ini masih belum sepenuhnya dipahami.
Fungsi dalam organisme model
Sebagian besar informasi tentang bagaimana fungsi proteoglikan berasal dari penelitian pada lalat buah dan cacing nematoda, Caenorhabditis elegans. Banyak dari permukaan sel mamalia heparan sulfat proteoglikan memiliki homolog dalam lalat dan cacing.
Sementara ada banyak perbedaan dalam struktur dan fungsi ketika sistem terbang dan mamalia dibandingkan, beberapa fungsi Drosophila glypicans dan syndecan ditiru dalam mamalia, menunjukkan fungsi yang dilestarikan.
