PROTEOGLIKAN: STRUKTUR, KARAKTERISTIK, FUNGSI, CONTOH - BIOLOGI - 2025

The proteoglikan adalah protein glikosilasi, umumnya terkait dengan substituen glikosaminoglikan (GAG) anionik. Mereka biasanya ditemukan di luar membran sel atau "mengisi" ruang ekstraseluler, jadi mereka adalah bagian dari banyak jaringan ikat.

Dari makromolekul kompleks ini, yang paling banyak dipelajari dan dianalisis adalah yang terdapat pada sel tulang rawan pada hewan vertebrata, karena matriks ekstraseluler di dalamnya terdiri lebih dari 90% dari berat kering jaringan yang mereka buat, di mana mereka mempengaruhi, antara lain, ketahanan terhadap kompresi.

Struktur matriks ekstraseluler yang menyusun tulang rawan hialin (Sumber: Lihat halaman penulis / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)

Secara struktural, proteoglikan berkontribusi pada pengorganisasian matriks ekstraseluler, yang memberi banyak jaringan atau sel individu sifat fisik yang paling khas. Selain itu, ini penting untuk banyak komunikasi antar sel dan acara pensinyalan.

Mereka sangat melimpah, ada di mana-mana (mereka berada dalam berbagai jenis sel) dan protein kompleks, yang fungsi biologis dan sifat biokimianya secara fundamental berasal dari karakteristik komponen karbohidratnya, yang memiliki kapasitas besar untuk hidrasi.

Mereka secara aktif berpartisipasi dalam komunikasi antar sel, dalam proses adhesi dan migrasi dan juga terlibat dalam pengembangan berbagai jaringan pada hewan, seperti jaringan perineuronal dari sistem saraf.

Struktur dan karakteristik proteoglikan

Proteoglikan adalah protein terglikosilasi pada permukaan ekstraseluler, meskipun ada beberapa yang dapat ditemukan di kompartemen intraseluler. Mereka umumnya merupakan molekul yang sangat melimpah, tetapi kelimpahannya tergantung pada jenis sel yang dipertimbangkan.

Biasanya, bagian karbohidrat dari proteoglikan terdiri dari molekul glikosaminoglikan, yang merupakan polisakarida linier yang terdiri dari disakarida berulang, biasanya dari gula amino asetat yang bergantian dengan asam uronat.

Oleh karena itu, struktur umumnya terdiri dari "inti" protein yang dapat berasosiasi dengan lebih dari 100 rantai glikosaminoglikan yang tidak bercabang, yang dihubungkan melalui O-glikosilasi.

Mereka adalah molekul yang cukup beragam dalam hal struktur, bentuk dan fungsi. Pada sel hewan vertebrata misalnya, telah diidentifikasi beberapa kombinasi jenis protein dan kelas glikosaminoglikan yang berbeda, yaitu:

Protein

- Protein transmembran permukaan sel (matriks ekstraseluler)

- Protein secara kovalen terkait dengan jangkar glycosylphosphatidylinositol (GPI))

Glukosaminoglikan

- Hyaluronan (HA)

- Kondroitin sulfat (CS)

- Keratan sulfat (KS)

- Dermatan sulfat (DS)

- Heparan sulfat (HS)

Skema proteoglikan dan beberapa kombinasi glikosaminoglikan (Sumber: Mfigueiredo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)

Beberapa proteoglikan seperti syndecans, yang merupakan protein transmembran, terikat pada 2 rantai heparan sulfat dan 1 rantai kondroitin sulfat; Sedangkan proteoglikan lain yaitu aggrecan (spesifik tulang rawan) memiliki sekitar 100 rantai kondroitin sulfat dan 30 keratan sulfat.

Dari uraian di atas dapat dipahami bahwa karakteristik glikosilasi dari setiap protein, serta jenis sel yang dimilikinya, adalah yang menentukan identitas setiap proteoglikan pada permukaan sel.

Fungsi

Fungsinya tergantung pada karakteristik struktural proteoglikan. Hal ini terutama berlaku untuk karakteristik yang terkait dengan bagian glikosaminoglikan, karena molekul inilah yang memungkinkan protein berinteraksi dengan elemen lain di permukaan sel.

Protein yang kaya akan residu sulfat heparan dapat mengikat dengan relatif mudah ke faktor pertumbuhan yang berbeda, dengan komponen lain dari matriks ekstraseluler, ke enzim, protease inhibitor, kemokin, dll., Oleh karena itu mereka memainkan peran mendasar dalam transduksi sinyal ke lingkungan intraseluler.

Dengan demikian, proteoglikan dapat memenuhi fungsi struktural dalam matriks atau memiliki fungsi yang lebih spesifik dalam transmisi pesan dari lingkungan ekstraseluler ke ruang sitosol.

Dalam beberapa tahun terakhir, minat dalam studi proteoglikan telah berkembang pesat, sebuah fakta yang terkait dengan penemuan pentingnya molekul-molekul ini dalam beberapa kondisi patologis pada manusia.

Contohnya adalah sindrom Simpson-Golabi-Behmel (GBSS), yang ditandai dengan pertumbuhan sebelum dan sesudah melahirkan yang berlebihan, cacat lahir, dan kerentanan terhadap pembentukan tumor yang terkait dengan mutasi pada proteoglikan yang kaya akan heparan sulfat. dan berlabuh oleh GPI.

Proteoglikan utama dari arteri dan pembuluh darah. Berat molekul inti protein ditunjukkan (Sumber: ALEISF / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons)

Fungsi sel

Hampir semua proses seluler yang melibatkan interaksi molekuler pada permukaan sel, seperti interaksi matriks sel, sel-sel dan reseptor ligan harus dilakukan, dengan satu atau lain cara, dengan proteoglikan, karena mereka mampu mengikat dalam jumlah besar. molekul lain dan sangat melimpah di permukaan.

Selama perkembangan sistem saraf dan juga selama invasi tumor dan metastasis, yaitu peristiwa yang berkaitan dengan gerakan dan perluasan atau ekstensi sel, proteoglikan menggunakan fungsi yang sangat aktif.

Protein glikosilasi ini juga berpartisipasi dalam proses adhesi, proliferasi, dan pembentukan bentuk sel, dan protein transmembran yang memiliki domain sitosol berpartisipasi dalam transduksi dan kaskade pensinyalan.

Contoh proteoglikan

Aggrecano

Aggrekan adalah proteoglikan utama yang ada di jaringan tulang rawan, yang terkait dengan fragmen "hyaluronan" (HA) glikosaminoglikan dalam matriks ekstraseluler kondrosit.

Hyaluronan adalah glikosaminoglikan linier yang terdiri dari residu asam glukuronat dan N-asetilglukosamin, yang dapat ditemukan baik di permukaan sel maupun di matriks ekstraseluler dan di dalam sel.

Pengikatan hyaluronan ke aggrekan terjadi melalui "protein pengikat" yang membentuk agregat penting dengan berat molekul hingga beberapa juta dalton.

Banyak penyakit sendi yang berkaitan dengan usia dikaitkan dengan peningkatan agregasi aggrekan dan hyaluronan.

Pelecano

Di glomeruli ginjal, membran basal terutama terdiri dari proteoglikan yang dikenal sebagai pelecan, yang berhubungan dengan bagian heparan sulfat. Proteoglikan ini memiliki fungsi penting sebagai situs selektivitas muatan anionik selama filtrasi glomerulus.

Proteoglikan ini memiliki inti protein terbesar yang telah diamati di salah satu molekul ini dan berspekulasi bahwa domain protein ini dapat berinteraksi dengan makromolekul lain yang ada di membran dasar.

Decorin

Decorin adalah proteoglikan interstisial kecil dan dicirikan dengan memiliki rantai glikosaminoglikan tunggal dan nukleus protein kecil. Ini adalah komponen penting dari banyak jaringan ikat, ia mengikat serat kolagen tipe I dan berpartisipasi dalam perakitan matriks ekstraseluler.

Referensi

1. Godfrey, M. (2002). Matriks ekstraselular. Dalam Asma dan COPD (hlm. 211-218). Pers Akademik.
2. Iozzo, RV, & Schaefer, L. (2015). Bentuk dan fungsi proteoglikan: nomenklatur proteoglikan yang komprehensif. Matriks Biologi, 42, 11-55.
3. Muncie, JM, & Weaver, VM (2018). Sifat fisik dan biokimia dari matriks ekstraseluler mengatur nasib sel. Dalam topik saat ini dalam biologi perkembangan (Vol. 130, hlm. 1-37). Pers Akademik.
4. Perrimon, N., & Bernfield, M. (2001, April). Fungsi seluler dari proteoglikan-gambaran umum. Dalam Seminar di sel & biologi perkembangan (Vol. 12, No. 2, hlm 65-67). Pers Akademik.
5. Petty, RE, & Cassidy, JT (2011). Struktur dan fungsi. Dalam Textbook of pediatric rheumatology (hlm. 6-15). WB Saunders.
6. Yanagishita, M. (1993). Fungsi proteoglikan dalam matriks ekstraseluler. Patologi Internasional, 43 (6), 283-293.