PROTEOGLICANOS: ESTRUTURA, CARACTERÍSTICAS, FUNÇÃO, EXEMPLOS - BIOLOGIA - 2025

Os proteoglicanos são proteínas glicosiladas, geralmente associadas a substituintes glicosaminoglicanos (GAGs) aniônicos. Eles geralmente são encontrados na parte externa da membrana celular ou "preenchem" o espaço extracelular, de modo que fazem parte de muitos tecidos conjuntivos.

Dessas macromoléculas complexas, as mais estudadas e analisadas têm sido as das células da cartilagem de animais vertebrados, uma vez que a matriz extracelular nestas compreende mais de 90% do peso seco do tecido que compõem, onde influenciam, entre outras coisas, resistência à compressão.

Estrutura da matriz extracelular que constitui a cartilagem hialina (Fonte: Ver página do autor / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Estruturalmente, os proteoglicanos contribuem para a organização da matriz extracelular, que dá a muitos tecidos ou células individuais suas propriedades físicas mais distintas. Além disso, eles são importantes para muitos eventos de sinalização e comunicação intercelular.

São proteínas extremamente abundantes, ubíquas (estão em vários tipos de células) e proteínas complexas, cujas funções biológicas e propriedades bioquímicas derivam fundamentalmente das características de seus componentes carboidratos, que apresentam grande capacidade de hidratação.

Participam ativamente da comunicação intercelular, dos processos de adesão e migração e também estão implicados no desenvolvimento de vários tecidos em animais, como as redes perineuronais do sistema nervoso.

Estrutura e características dos proteoglicanos

Proteoglicanos são proteínas glicosiladas na superfície extracelular, embora haja algumas que podem ser encontradas em compartimentos intracelulares. Geralmente são moléculas muito abundantes, mas sua abundância depende do tipo de célula considerada.

Normalmente, a porção de carboidrato de um proteoglicano consiste em moléculas de glicosaminoglicano, que são polissacarídeos lineares compostos de dissacarídeos repetidos, geralmente de um amino açúcar acetilado que se alterna com o ácido urônico.

Sua estrutura geral, portanto, consiste em um "núcleo" de proteína que pode se associar a mais de 100 cadeias não ramificadas de glicosaminoglicanos, ligadas por meio de O-glicosilação.

Eles são moléculas bastante diversas em termos de estrutura, forma e função. Nas células de animais vertebrados, por exemplo, várias combinações de diferentes tipos de proteínas e diferentes classes de glicosaminoglicanos foram identificadas, a saber:

Proteína

- Proteínas transmembrana da superfície celular (matriz extracelular)

- Proteínas covalentemente ligadas a âncoras de glicosilfosfatidilinositol (GPI))

Glucosaminoglicanos

- Hialuronano (HA)

- Sulfato de condroitina (CS)

- Sulfato de queratana (KS)

- Dermatan sulfato (DS)

- Sulfato de heparana (HS)

Esquema de proteoglicanos e algumas combinações de glicosaminoglicanos (Fonte: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Alguns proteoglicanos, como os sindecanos, que são proteínas transmembrana, estão ligados a 2 cadeias de sulfato de heparano e 1 de sulfato de condroitina; Enquanto isso, outro proteoglicano, o agrecan (específico da cartilagem) tem cerca de 100 cadeias de sulfato de condroitina e 30 de sulfato de queratana.

Do exposto, entende-se que as características de glicosilação de cada proteína, assim como o tipo de célula a que pertence, são aquelas que definem a identidade de cada proteoglicano na superfície celular.

Função

Suas funções dependem das características estruturais dos proteoglicanos. Isso é particularmente verdadeiro para as características relacionadas à porção glicosaminoglicana, uma vez que são essas moléculas que permitem à proteína interagir com outros elementos da superfície celular.

Essas proteínas ricas em resíduos de sulfato de heparano podem se ligar com relativa facilidade a diferentes fatores de crescimento, a outros componentes da matriz extracelular, a enzimas, inibidores de protease, quimiocinas, etc., portanto, desempenham um papel fundamental na transdução de sinais para o ambiente intracelular.

Assim, os proteoglicanos podem cumprir funções estruturais na matriz ou podem ter funções mais específicas na transmissão de mensagens do ambiente extracelular para o espaço citosólico.

Nos últimos anos, o interesse pelo estudo dos proteoglicanos tem crescido consideravelmente, fato que está relacionado à descoberta da importância que essas moléculas têm em algumas condições patológicas em seres humanos.

Um exemplo disso é a síndrome de Simpson-Golabi-Behmel (GBSS), caracterizada por crescimento pré e pós-natal exagerado, defeitos congênitos e suscetibilidade à formação de tumor associada a mutações em um proteoglicano rico em sulfato de heparano. e ancorado pelo GPI.

Principais proteoglicanos das artérias e vasos sanguíneos. O peso molecular do núcleo da proteína é mostrado (Fonte: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Funções celulares

Praticamente todos os processos celulares que envolvem interações moleculares na superfície celular, como as interações célula-célula, célula-célula e ligante-receptor têm a ver, de uma forma ou de outra, com proteoglicanos, uma vez que são capazes de se ligar a grandes quantidades de outras moléculas e são consideravelmente abundantes na superfície.

Durante o desenvolvimento do sistema nervoso e também durante a invasão de um tumor e metástases, ou seja, eventos que têm a ver com movimentos e extensões ou extensões celulares, os proteoglicanos exercem funções muito ativas.

Essas proteínas glicosiladas também participam dos processos de adesão, proliferação e estabelecimento da forma celular, e aquelas que são proteínas transmembrana que possuem domínio citosólico participam da transdução e das cascatas de sinalização.

Exemplos de proteoglicanos

Aggrecano

O agrecano é o principal proteoglicano presente no tecido cartilaginoso, o qual está associado a fragmentos do glicosaminoglicano “hialuronano” (HA) na matriz extracelular dos condrócitos.

O hialuronano é um glicosaminoglicano linear composto por resíduos alternados de ácido glucurônico e N-acetilglucosamina, que podem ser encontrados tanto na superfície celular quanto na matriz extracelular e dentro das células.

A ligação do hialuronano ao agrecano ocorre através de uma "proteína de ligação" que forma agregados importantes com pesos moleculares de até vários milhões de daltons.

Muitas doenças articulares relacionadas à idade estão associadas ao aumento da agregação de agrecan e hialuronan.

Pelecano

Nos glomérulos renais, a membrana basal é composta principalmente por um proteoglicano conhecido como pelecano, que está associado a porções de sulfato de heparano. Este proteoglicano tem funções importantes como sítio de seletividade de carga aniônica durante a filtração glomerular.

Este proteoglicano possui o maior núcleo protéico já observado em qualquer uma dessas moléculas e especula-se que esse domínio proteico possa interagir com outras macromoléculas presentes na membrana basal.

Decorin

Decorin é um pequeno proteoglicano intersticial e é caracterizado por ter uma única cadeia de glicosaminoglicano e um pequeno núcleo de proteína. É um componente importante de muitos tecidos conjuntivos, liga-se às fibras de colágeno do tipo I e participa da montagem da matriz extracelular.

Referências

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