蛋白聚糖(结缔组织主要成分之一)
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更新时间:2023-05-23
蛋白聚糖
结缔组织主要成分之一
基本信息
中文名 | 蛋白聚糖 |
外文名 | proteoglycan |
别名 | 蛋白多糖 |
组成 | 糖胺聚糖、核心蛋白 |
注释 | 结缔组织 主要成分之一 |
简介
核心蛋白
(1)多数核心蛋白含有几个不同的结构域;
(2)所有的核心蛋白都含有相应的糖胺聚糖结合结构域;
(3)某些蛋白聚糖可通过核心蛋白中的特定结构域,锚定在细胞表面或细胞外基质的大分子上;
(4)有些核心蛋白尚含有具特异相互作用的结构域。
连接区
除透明质酸外,所有糖胺聚糖链的延伸都是在一个与核心蛋白共价连接的所谓连接区(寡糖链)上进行的。连接区合成的起始和糖肽间连键类型与糖蛋白中的相同,只是寡糖链形式有所不同。CS/DS链和HS/Hp链的连接区是一个四糖链:GlcUAβ(1→3)Galβ(1→3)Xylβ1-O-Ser,属O-寡糖链;聚糖的二糖单位(己糖醛酸→己糖胺)装配在它的非还原端GlcUA上。软骨可聚蛋白中的连接区是另一形式的O-寡糖链,即O-GalNAc糖链,这是一个分支的六糖链,Siaα2→3Galβ1→4GlcNAcβ1→6(Siaα2→3Galβ1→3)GalNAcα1-O-Ser/Thr。CS或KS就是取代其中一个分支末端的Sia残基与核心蛋白相连的。很多蛋白聚糖的连接区是N-寡糖链,例如存在于角膜中的小分子硫酸角质素蛋白聚糖(KSPG),其KS就是通过一个二天线复杂性N-寡糖链与核心蛋白连接的。
聚集体
蛋白聚糖聚集体
生物合成
降解
生物学作用
氨基聚糖及蛋白聚糖是细胞外基质的重要成分之一。可与细胞外基质中的胶原、纤粘连蛋白、层粘连蛋白及弹性蛋白结合,构成具有组织特性的细胞外基质。像胶原一样,不同组织的细胞外基质中含有不同类型、不同含量的氨基聚糖及蛋白聚糖,并与其功能相适应。例如,软骨及长骨的骨骺含较多硫酸软骨素蛋白聚糖。硫酸软骨素的保水性(由糖基的多羟基及多阴离子决定)使其占据一定的空间,具有一定的容量,这对于骨骺的生长板尤其重要。硫酸软骨素蛋白聚糖的缺乏或硫酸软骨素的硫酸化不足均可缩减骺板的体积,从而导致肢体发育短小和畸形。氨基聚糖的多阴离子可结合二价阳离子(如Ca2+),这对组织的钙化,尤其是骨盐的沉积有重要作用。角膜中的蛋白聚糖主要含硫酸角质素及硫酸皮肤素,且蛋白质的含量较高,在角膜基质的构建及维持上有重要作用,从而使角膜基质具有光透明性。细胞外基质中的各种成分(包括氨基聚糖及蛋白聚糖)彼此交联,形成孔径不同或电荷密度不同的凝胶,不但使细胞外基质连成一体,而且可以作为控制分子及细胞通过的筛网。这在肾小球及脉管基膜尤其重要。
透明质酸的合成在发育中及创伤修复中的组织内特别旺盛。它可促进细胞迁移及增殖,并阻止细胞分化。当细胞迁移达到特定的部位或增殖达到足够的数量时,透明质酸酶便将其降解。因此透明质酸的作用似乎是防止细胞过早的分化。在组织分化及成熟阶段,透明质酸含量逐渐降低,同时伴有其他硫酸化氨基聚糖成分的增多。在不同的组织内增加的硫酸化氨基聚糖种类不同。这些具有组织特点的氨基聚糖又可稳定分化表型。这已在软骨形成及角膜上皮分化中得到证明。
疾病
动脉壁中的氨基聚糖及蛋白聚糖是引起低密度脂蛋白及钙沉积的内在因素。动脉壁中硫酸皮肤素的含量随年龄的增长而增多,而且可在生理性pH及离子强度下与低密度脂蛋白结合。有动脉粥样硬化斑块的主动脉组织中可见硫酸皮肤素含量异常增高,由病变部位增殖的平滑肌细胞产生。
蛋白聚糖还与肿瘤的发生及转移有关。在一些肿瘤,如间质瘤、成肾母细胞瘤、乳腺癌及神经胶质瘤等,肿瘤细胞合成及分泌的透明质酸增多,体液(血、尿)中透明质酸的含量增高,这具有一定诊断意义。在肝、肺、乳腺、结肠及前列腺等肿瘤组织中硫酸软骨素的含量增多。体外实验证明,硫酸软骨素有促进乳腺癌生长的作用;体内实验证明对艾氏腹水癌有促进生长的作用。降解硫酸软骨素的酶可抑制艾氏腹水癌的生长。总之,肿瘤组织中透明质酸及硫酸软骨素的增多,可能与其增殖失控有一定关系。反之,硫酸乙酰肝素则具有抑制细胞增殖的作用。体外实验证明,从肝或肝质膜分离的硫酸乙酰肝素可抑制肝癌细胞的生长。
在人的肝癌、小鼠的骨髓瘤、自发性乳腺癌及腹水型肝癌等均可见硫酸乙酰肝素的硫酸化程度降低。这不单可能影响其抑制细胞增殖的功能,而且可能导致其与纤粘连蛋白、层粘连蛋白及胶原的亲和性减弱,以致瘤细胞周围的基质组装异常,瘤细胞之间的粘合减弱,肿瘤细胞易从瘤组织上脱落。这就为肿瘤转移造成了先决条件。此外,能降解硫酸乙酰肝素的内切糖苷酶存在于某些易转移的肿瘤(如黑素瘤)中,它可破坏硫酸乙酰肝素,同时其降解产物被释放到血液中,具有肝素样抗血凝活性,可造成出血不止。
先天性缺乏降解氨基聚糖的酶(如糖苷酶或硫酸酯酶等)可导致氨基聚糖或蛋白聚糖,或其降解产物在体内一定部位堆积,引起粘多糖病。