Glicosamminoglicani

I glicosamminoglicani (GAG) o mucopolisaccaridi sono molecole polisaccaridiche lineari costituite da unità disaccaridiche ripetute.  l prefisso “glico-” si riferisce al galattosio o a uno zucchero uronico ovvero acido glucuronico o acido iduronico legato a un amminoglicano o amino zucchero ovvero N -acetilglucosamina o N -acetilgalattosammina. In essi uno o entrambi i monosaccaridi contengono un gruppo solfato o carbossilato

In base al tipo di blocchi di zucchero, vari glicosamminoglicani si trovano nelle matrici extracellulari dei tessuti. Come proteoglicani, in cui le loro catene sono legate ai nuclei proteici , si trovano nella membrana basale e interagiscono con molti componenti della matrice extracellulare (ECM), tra cui laminina , collagene e fibronectina , e sono essenziali per l’adesione e la migrazione cellulare .

I glicosamminoglicani sono una famiglia di eteropolisaccaridi anionici che differiscono in termini di tipo di unità disaccaridiche ripetute, lunghezza delle catene, densità di carica, grado di solfatazione ed epimerizzazione dell’acido esuronico, presenti nei tessuti connettivi e nei fluidi biologici come plasma e urina

Classificazione dei glicosamminoglicani

Queste molecole hanno notevoli proprietà fisiche attribuibili all’abbondanza di gruppi carbossilici, idrossilici e solfati e pertanto sono molecole polianioniche e le loro proprietà elettrostatiche le rendono osmoticamente attive.

Sulla base della differenza delle unità disaccaridiche ripetute che comprendono, i glicosamminoglicani possono essere classificati in quattro gruppi principali: eparina (HP)/eparan solfato (HS), condroitin solfato (CS)/dermatan solfato (DS), cheratan solfato (KS) e ialuronano (HA) glicosamminoglicani.

Il più comune dei glicosamminoglicani è il condroitin solfato composto da una catena di unità alternate composte da due zuccheri, N-acetil-galattosammina e acido glucuronico. Una catena di condroitina può avere oltre 100 di queste unità disaccaridiche, ciascuna delle quali può essere non solfatata o solfatata in posizioni e quantità variabili.

Biosintesi

Il processo di biosintesi dei GAG inizia nel citoplasma cellulare con la sintesi di cinque zuccheri attivati ​​derivati ​​dall’uridina difosfato (UDP). Questi zuccheri includono l’acido UDP-glucuronico, l’UDP- N -acetilglucosamina, l’UDP-xilosio, l’UDP-galattosio e l’UDP – N -acetilgalattosammina. [4] Questi zuccheri attivati ​​dall’UDP vengono quindi trasportati dal citoplasma all’apparato del Golgi.

L’unica eccezione a questa via biosintetica è costituita dall’acido ialuronico. Gli zuccheri precursori dell’acido ialuronico acido UDP-glucuronico e UDP- N -acetilglucosamina, non subiscono modifiche e solfatazione nell’apparato del Golgi ma sono trasportati dal citoplasma alla membrana plasmatica per un’ulteriore elaborazione senza che avvenga la solfatazione.

Tutti gli altri glicosamminoglicani richiedono ulteriori fasi di modifica tra cui la solfatazione dei gruppi funzionali mediante l’azione del composto donatore di solfato 3`-fosfoadenosina-5`-fosfosolfato (PAPS). I  glicosamminoglicani solfatati sintetizzati nell’apparato del Golgi si legano in modo covalente con proteine ​​di ancoraggio note come proteoglicani.

Il processo di ancoraggio per i glicosamminoglicani eparina/eparan solfato, condroitin solfato e dermatan solfato avviene tramite un residuo di amminoacido serina presente sul nucleo proteico che si collega a un comune linker tetrasaccaridico tra glicosamminoglicani e proteoglicani. Il cheratan solfato è l’unico glicosamminoglicano solfatato che non è legato a un nucleo proteico proteoglicani tramite questo meccanismo ed è invece legato da vari altri composti a seconda del sottotipo di cheratan solfato.

Funzioni

I glicosaminoglicani modulano le principali vie di segnalazione essenziali per una corretta crescita cellulare e l’angiogenesi. Contribuiscono a processi che vanno dalla crescita cellulare e sviluppo neuronale all’invasione virale e malattie neurodegenerative e promuovono la proliferazione, la promozione dell’adesione cellulare, l’anticoagulazione e la riparazione delle ferite.

Interagiscono con un’ampia gamma di proteine, tra cui proteasi, fattori di crescita, citochine, chemiochine e molecole di adesione, consentendo loro di mediare molti processi fisiologici, come la funzione proteica, l’adesione cellulare e la segnalazione.

Le interazioni GAG-proteine ​​partecipano e intervengono in una varietà di malattie umane, tra cui malattie cardiovascolari, malattie infettive. Contribuiscono a costruire ossa, cartilagini, tendini,  pelle e tessuto connettivo. Il cheratan solfato nella cornea dove regola la spaziatura delle fibrille di collagene necessaria per la chiarezza ottica, così come l’ottimizzazione dell’idratazione corneale durante lo sviluppo in base alla sua interazione con le molecole d’acqua.

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