Glicosaminoglicano

Os glicosaminoglicanos (GAG), antes chamados mucopolisacáridos, son un tipo de heteropolisacáridos formados por cadeas longas e non ramificadas de azucres compostas xeralmente por unha unidade repetitiva de disacárido coa fórmula xeral (azucre ácido - aminoazucre)_n. Constitúen a fracción glicídica dos proteoglicanos, un tipo de biomoléculas formadas por proteínas e polisacáridos de función estrutural presentes fundamentalmente no tecido conectivo, epitelial e óseo, e no medio intercelular.

Condroitín-sulfato (unidade disacárida que se repite).

Ácido hialurónico (-4GlcUAβ1-3GlcNAcβ1-)_n.

O aminoazucre dos glicosaminoglicanos pode ser D-glicosamina ou D-galactosamina, e nel o grupo amino está normalmente acetilado coa fin de eliminar a súa carga eléctrica positiva, pero tamén pode levar un grupo sulfato no carbono 4 ou 6 ou nun nitróxeno non acetilado. Os máis habituais son a N-acetilglicosamina ou a N-acetilgalactosamina. O azucre ácido do glicosaminoglicano pode ser un ácido D-glicurónico ou ben L-idurónico, agás no queratán sulfato, no que o normal é que haxa unha galactosa. Cada monosacárido está unido ao seguinte por un enlace glicosídico de diversos tipos segundo o glicosaminoglicano de que se trate (enlaces alfa ou beta, enlaces 1-3 ou 1-4 etc.). Este tipo de conformación confire resistencia á estrutura. Adoitan ter uns 300 residuos de azucre, que colgan das proteínas ás que están unidos, menos o ácido hialurónico, que ten varios miles ^[1].

A presenza dos grupos sulfato e carboxilo destes azucres dálles aos glicosaminoglicanos unha intensa carga negativa, que atrae catións e proteínas da matriz e fainos moi hidrófilos, polo que tenden a formar xeles na matriz extracelular. Esta intensa hidratación dálle á matriz resistencia á compresión. Como estes xeles son moi porosos, permiten a rápida difusión de moléculas hidrosolubles, a migración de células e o desenvolvemento dos procesos celulares. A rixidez das cadeas de glicosaminoglicanos fai que non se enrolen globularmente, senón que adoptan conformacións moi estendidas enroladas ao chou, que ocupan un grande volume, enchendo a matriz extracelular.

Localización

Encóntranse nos tecidos conectivos cumprindo varias funcións, como por exemplo a de atraer e reter auga e ións con carga positiva. Son compostos tan hidratados que existen formando un xel. Estas características son idóneas para as funcións biolóxicas que realizan. Forman parte dos tecidos conectivos (mesodérmicos) animais, cun importantísimo papel na substancia amorfa fundamental da matriz extracelular. A situación dos principais é:

ácido hialurónico: tecido conxuntivo, cordón umbilical, humor vítreo, líquido sinovial, vasos sanguíneos e cartilaxe.
sulfato de heparina (ou heparán sulfato): localizado no fígado, pulmón e pel.
sulfato de condroitina (ou condroitín sulfato): en tecidos óseos e cartilaxinosos.
queratán sulfato: na córnea, discos intervertebrais etc.

Produción

Os núcleos proteicos dos proteoglicanos fórmanse no retículo endoplasmático rugoso e son despois modificados posttraducionalmente por glicosiltransferases no aparato de Golgi, onde os disacáridos dos glicosaminoglicanos se engaden aos núcleos proteicos para formar os proteoglicanos (con excepción do ácido hialurónico, que non está unido a proteínas). As cadeas de glicosaminoglicano únense a residuos de serina da proteína. O ácido hialurónico non é fabricado no aparato de Golgi senón por encimas de membrana da superficie celular e liberado no espazo extracelular.

Clasificación

Os glicosaminoglicanos poden estar unidos a proteínas ou non. Diferéncianse no tipo de aminoazucre (hexosamina), hexosa ou azucre ácido (ácido hexurónico) que conteñen. Tamén se diferencian no tipo de enlace glicosídico que presentan. Hai varios criterios para clasificalos.

Desde un punto de vista funcional existen dous tipos fundamentais de glicosaminglicanos:

Glicosaminglicanos estruturais: son polisacáridos con alternancia de enlaces β(1→4) e β(1→3). Exemplos salientables son os condroitín sulfatos ou o ácido hialurónico.
Glicosaminglicanos de secreción: polisacáridos con alternancia de enlaces α(1→4) e α(1→3). O máis importante é a heparina, que impide a coagulación do sangue. Ten unha grande importancia en medicina, xa que se usa no tratamento da trombose. Os mastocitos almacenan heparina en gránulos secretorios, que despois liberan o seu contido no exterior. Pode extraerse de animais hematófagos, como as sambesugas, aínda que tamén está presente en menores cantidades no medio intercelular.

Pola súa unión a proteínas hai dous grupos:

Unidos covalentemente a proteínas. Forman en conxunto proteoglicanos (antes chamados mucoproteínas). Son deste grupo todos os glicosaminoglicanos menos o ácido hialurónico. Nos proteoglicanos o carbohidrato representa o 90-95% do peso molecular (a proteína é minoritaria, a diferenza do que sucede nas glicoproteínas). Unha molécula típica de proteoglicano de cartilaxe pode ter unhas 100 cadeas de condroitín sulfato e unhas 60 de queratán sulfato, unidas a un núcleo proteico duns 1900 aminoácidos^[2]
Non unidos covalentemente a proteínas. É o ácido hialurónico. Pode formar grandes agregados con outros proteoglicanos, nos que o ácido hialurónico é o núcleo central.

Polo tipo de compoñentes que teñen e o tipo de enlaces distínguense normalmente sete grupos: ácido hialurónico, condroitín-4-sulfato, condroitín-6-sulfato, dermatán sulfato, heparán sulfato, heparina e queratán sulfato. Deles o ácido hialurónico non está sulfatado; os demais si. No ácido hialurónico os azucres son só os do disacárido que se repite , nos outros, ademais do disacárido que se repite, hai outras unidades de azucre adicionais. Exemplos importantes de glicosaminoglicanos son:

Nome	Azucre ácido / Hexose	Aminoazucre	Tipo de enlace predominante	Características distintivas
Condroitín sulfato	GlcUA ou GlcUA(2S)	GalNAc ou GalNAc(4S) ou GalNAc(6S) ou GalNAc(4S,6S)	-4GlcUAβ1-3GalNAcβ1-	É o glicosaminoglicano máis frecuente
Dermatán sulfato	GlcUA ou IdoUA ou IdoUA(2S)	GalNAc ou GalNAc(4S) ou GalNAc(6S) ou GalNAc(4S,6S)	-4IdoUAβ1-3GalNAcβ1-	Distínguese do condroitín sulfato pola presenza de ácido idurónico, aínda que algúns dos seus azucres ácidos poden ser ácido glicurónico.^[3]
Queratán sulfato	Gal ou Gal(6S)	GlcNAc ou GlcNAc(6S)	-3Gal(6S)β1-4GlcNAc(6S)β1-	O queratán sulfato tipo II pode ter fucosa.^[4]
Heparina	GlcUA ou IdoUA(2S)	GlcNAc ou GlcNS ou GlcNAc(6S) ou GlcNS(6S)	-4IdoUA(2S)α1-4GlcNS(6S)α1-	É a molécula bioloxica que ten a maior densidade de carga negativa.
Heparán sulfato	GlcUA ou IdoUA ou IdoUA(2S)	GlcNAc ou GlcNS ou GlcNAc(6S) ou GlcNS(6S)	-4GlcUAβ1-4GlcNAcα1-	Moi similar en estrutura á heparina, pero as unidades disacaridas dos heparán sulfatos están organizadas en distintos dominios sulfatados e non sulfatados.^[5]
Ácido hialurónico ou hialuronato	GlcUA	GlcNAc	-4GlcUAβ1-3GlcNAcβ1-	É o único glicosaminoglicano non sulfatado.

Abreviaturas usadas na táboa

GlcUA = ácido β-D-glícurónico
GlcUA(2S) = ácido 2-O-sulfo-β-D-glicurónico
IdoUA = ácido α-L-idurónico
IdoUA(2S) = ácido 2-O-sulfo-α-L-idurónico
Gal = β-D-galactosa
Gal(6S) = 6-O-sulfo-β-D-galactosa
GalNAc = β-D-N-acetilgalactosamina
GalNAc(4S) = β-D-N-acetilgalactosamina-4-O-sulfato
GalNAc(6S) = β-D-N-acetilgalactosamina-6-O-sulfato
GalNAc(4S,6S) = β-D-N-acetilgalactosamina-4-O, 6-O-sulfato
GlcNAc = α-D-N-acetilglicosamina
GlcNS = α-D-N-sulfoglicosamina
GlcNS(6S) = α-D-N-sulfoglicosamina-6-O-sulfato

Notas

↑ Champe, PC; Harvey, RA y Ferrier, DR: (2004). Lippincott Williams & Wilkins, ed. Biochemistry. ISBN 0-7817-2265-9.
↑ Bruce A. et al. Biología Molecular de la Célula. Omega. 1986. Páxinas 752-756. ISBN 84-282-0752-6
↑ Trowbridge JM, Gallo RL. (2002). "Dermatan sulfate: new functions from an old glycosaminoglycan". Glycobiology 12 (9): 117R–125R. PMID 12213784. doi:10.1093/glycob/cwf066.
↑ Funderburgh JL. (2000). "Keratan sulfate: structure, biosynthesis, and function". Glycobiology 10 (10): 951–958. PMID 11030741. doi:10.1093/glycob/10.10.951.
↑ Gallagher, J.T., Lyon, M. (2000). "Molecular structure of Heparan Sulfate and interactions with growth factors and morphogens". En Iozzo, M, V. Proteoglycans: structure, biology and molecular interactions. Marcel Dekker Inc. New York. pp. 27–59.

Véxase tamén

Ligazóns externas

Proteoglycans and Glycosaminoglycans da Universidade de Lancaster.
Illustration at scientificpsychic.com
The Role of Mucopolysaccharides in good health
King M. 2005. Glycosaminoglycans Arquivado 08 de febreiro de 2023 en Wayback Machine.. da Escola de medicina da Universidade de Indiana. Acceso 31 de decembro de 2006.
Avaliación MRI da perda de glicosaminoglicanos (avaliación dGEMRIC)

[1] Champe, PC; Harvey, RA y Ferrier, DR: (2004). Lippincott Williams & Wilkins, ed. Biochemistry. ISBN 0-7817-2265-9.

[2] Bruce A. et al. Biología Molecular de la Célula. Omega. 1986. Páxinas 752-756. ISBN 84-282-0752-6

[3] Trowbridge JM, Gallo RL. (2002). "Dermatan sulfate: new functions from an old glycosaminoglycan". Glycobiology 12 (9): 117R–125R. PMID 12213784. doi:10.1093/glycob/cwf066.

[funderburgh-4] Funderburgh JL. (2000). "Keratan sulfate: structure, biosynthesis, and function". Glycobiology 10 (10): 951–958. PMID 11030741. doi:10.1093/glycob/10.10.951.

[5] Gallagher, J.T., Lyon, M. (2000). "Molecular structure of Heparan Sulfate and interactions with growth factors and morphogens". En Iozzo, M, V. Proteoglycans: structure, biology and molecular interactions. Marcel Dekker Inc. New York. pp. 27–59.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]