I glicosaminoglicani , noti anche come mucopolisaccaridi, sono strutture di carboidrati, con una funzione strutturale biomolecole che possono essere trovate principalmente nel tessuto connettivo, tessuto osseo, ambiente intercellulare e tessuto epiteliale. Sono lunghe catene di polisaccaridi complessi o proteoglicani, composti da unità ripetitive di disaccaridi.
I glicosaminoglicani sono altamente polari e hanno la capacità di attrarre l'acqua, rendendoli ideali per le funzioni biologiche che svolgono. Sono anche usati come lubrificanti o per assorbire gli urti. Ciascuno è costituito da esosamina e un esoso, o acido ialuronico.
Struttura dei glicosaminoglicani
caratteristiche
I glicosaminoglicani sono il maggior componente della matrice extracellulare di molecole nei tessuti animali e hanno un ruolo fondamentale in diversi eventi fisiologici. Non possiamo trovare questi composti solo nei vertebrati, ma anche in molti invertebrati. La sua funzione è la conservazione nel regno animale.
Diverse strutture solfatate di eparina, un glicosaminoglicano presente nel fegato, nella pelle e nei polmoni, si possono trovare in diversi tipi di organismi, dai più primitivi agli esseri umani. Ciò determina la loro partecipazione attiva e fondamentale ai processi biologici.
Nel caso dell'acido ialuronico, nel corpo umano lo troviamo presente nel cordone ombelicale, nel tessuto connettivo, nel liquido sinoviale, nella cartilagine, nei vasi sanguigni e nell'umore vitreo (la massa gelatinosa che si trova tra il cristallino e la retina dell'occhio); mentre in natura esiste solo nei molluschi.
Un'altra differenza è che il condroitin solfato nel corpo esiste nei tessuti ossei e nella cartilagine, mentre in altri animali meno evoluti si trova in misura limitata, a seconda della complessità strutturale dell'individuo e della sua associazione con determinate funzioni.
Presenza di glicosaminoglicani
In natura troviamo i glicosaminoglicani (GAG) con funzioni fondamentali nella crescita cellulare, nella loro differenziazione, migrazione cellulare, morfogenesi e infezioni virali o batteriche.
Nei vertebrati, i principali glicosaminoglicani sono eparina o eparina solfato, condroitin solfato, dermatansolfato e acido ialuronico. Tutti questi GAG sono confermati da catene che alternano unità di un ammino zucchero e di un acido ialuronico, che può essere acido glucuronico o acido iduronico.
D'altra parte, le unità ammino-zuccherine possono essere N-acetilglucosamina o N-acetilgalattosamina.
Sebbene gli elementi costitutivi dei GAG siano solitamente sempre gli stessi, i polisaccaridi, le linee ripetitive delle catene di eparina e condroitin-solfato richiedono un notevole grado di variazione strutturale.
Ciò è dovuto alle costanti modificazioni che includono la solfatazione e l'epemerizzazione degli uronati, che costituiscono le basi dell'ampia varietà di strutture con attività biologiche legate ai GAG.
La presenza di queste biomolecole in natura, sia negli organismi vertebrati che negli organismi invertebrati, è stata ben documentata. Al contrario, i GAG non sono mai stati trovati nelle piante.
Polisaccaridi sintetizzati con la stessa struttura a pilastro dei GAG sono osservati in alcune catene batteriche, ma questi polisaccaridi simili non sono legati alle proteine centrali e sono prodotti solo sulla superficie interna della membrana citoplasmatica.
Nel caso dei GAG nelle cellule animali, vengono aggiunti ai nuclei proteici e formano i proteoglicani. Pertanto, i polisaccaridi batterici sono diversi.
Esiste un'ampia varietà strutturale nei GAG che appartengono ai vertebrati. Dai pesci e dagli anfibi ai mammiferi, la struttura di queste biomolecole è estremamente eterogenea.
La biosintesi del complesso strutturale dei GAG è regolata e i diversi modelli di solfatazione si formano in uno specifico organo e tessuto, temporaneamente durante la crescita e lo sviluppo.
In effetti, i difetti mutazionali in molti geni degli enzimi biosintetici dei GAG hanno gravi conseguenze negli organismi vertebrati. Ecco perché l'espressione dei GAG e delle loro specifiche strutture solfatate gioca un ruolo fondamentale nella vita.
Funzioni dei glicosaminoglicani
La loro funzione è essenziale poiché sono componenti fondamentali dei tessuti connettivi e le catene dei GAG sono legate tramite legami covalenti ad altre proteine come citochine e chemochine.
Un'altra caratteristica è che sono legati all'antitrombina, una proteina legata al processo di coagulazione, quindi possono inibire questa funzione, che li rende indispensabili nei casi di trattamento della trombosi, ad esempio.
Ciò è interessante anche nel campo della ricerca sul cancro. Potendo inibire il legame delle proteine GAG, il processo di questa malattia o di altri come i processi infiammatori e le malattie infettive può essere fermato, dove i GAG agiscono come recettori per alcuni virus, come la dengue, del tipo flavivirus.
I GAG appartengono anche ai tre componenti del derma, lo strato situato sotto l'epidermide della pelle, insieme al collagene e all'elastina. Questi tre elementi formano il sistema noto come matrice extracellulare, che consente, tra le altre cose, la rigenerazione dei tessuti e l'eliminazione delle tossine dal corpo.
I GAG sono le sostanze che attirano l'acqua negli strati più profondi della pelle. Uno dei glicosaminoglicani più conosciuti è l'acido ialuronico, presente in molti prodotti antietà e per la cura della pelle. L'idea di queste creme, lozioni e tonici è quella di aumentare l'idratazione della pelle riducendo le rughe e le linee di espressione.
Oltre a poter trattenere l'acqua, i GAG hanno anche un'elevata viscosità e una bassa compressione, che li rendono ideali per proteggere l'unione delle ossa nelle articolazioni.
Per questo sono presenti nel liquido sinoviale, nella cartilagine articolare, nelle valvole cardiache (condroitin solfato, il GAG più abbondante nell'organismo), nella pelle, nelle arterie polmonari e nel fegato (eparina, che ha una funzione anticoagulante), nei tendini e nei polmoni (dermatan solfato) e cornea e ossa (cherattan solfato).
Riferimenti
- Evoluzione dei glicosaminoglicani. Studio biochimico comparativo. Recupero da ncbi.nlm.nih.gov.
- Numero speciale "Glicosaminoglicani e loro mimetici". Recuperato da mdpi.com.
- Manipolazione delle macromolecole della superficie cellulare da flavivirus. Robert Anderson, in Advances in Virus Research, 2003. Recupero da sciencedirect.com.
- Collagene, elastina e glicosaminoglicani. Recuperato da justaboutskin.com.