Proteoglicani

I proteoglicani sono un gruppo di molecole che possiedono un nucleo proteico e una o più catene laterali di glicosamminoglicani (GAG) costituiti da unità disaccaridiche variabili per tipo e lunghezza legate covalentemente.

I proteoglicani sono componenti principali del tessuto connettivo e partecipano, unitamente ad altri costituenti proteici strutturali, vale a dire collagene ed elastina, all’organizzazione della matrice extracellulare.

Per la loro struttura i proteoglicani possono essere classificati come glicoproteine ma, per ragioni storiche e perché differiscono sostanzialmente dalle altre glicoproteine, sono solitamente considerati un gruppo separato di sostanze. Lo studio dei proteoglicani risale all’inizio del ventesimo secolo con indagini sul condromucoide dalla cartilagine che contiene zolfo in forma ossidata e non ossidata e sui preparati anticoagulanti dal fegato.

Gli anni ’70 dello scorso secolo hanno segnato una svolta nel campo, quando si sono sviluppate procedure di isolamento e tecniche cromatografiche avanzate per purificare e analizzare i proteoglicani e i glicosamminoglicani tissutali.

Oggi, sono in corso studi che utilizzano la genetica delle cellule somatiche, la clonazione molecolare e i knockout genici utilizzando organismi diversi come mosche, vermi e topi per comprendere meglio il ruolo fisiologico dei proteoglicani e sono state scoperte malattie umane associate a una biosintesi errata di proteoglicani.

Classificazione dei proteoglicani

Possono essere classificati sulla base delle loro dimensioni relative in grandi e piccoli. Un esempio di grande proteoglicano è l’aggrecano, conosciuto anche come CSPCP, presente nella cartilagine articolare legato a numerose catene di glicosamminoglicani come la condroitina solfato composto da una catena di zuccheri alternati ovvero N-acetilgalattosammina e acido glucuronico e il cheratansolfato.

Il versicano è un altro proteoglicano correlato all’aggrecano ma presente a livelli relativamente più bassi nella cartilagine e nelle ossa. È stato così definito a causa della sua versatilità dovuta alla sua elevata varietà di forme in un gran numero di matrici extracellulari.

Un esempio di piccolo proteoglicano è costituito dalla decorina costituita da un nucleo proteico contenente ripetizioni di leucina con una catena di glicosamminoglicano costituita da condroitina solfato o dermatan solfato in cui sono presenti unità disaccaridiche ripetute di N-acetilgalattosammina solfatata in C-4 e acido L-iduronico, stereoisomero dell’acido glucuronico, unite tramite legame α-1,3.

Un altro piccolo proteoglicano è la fibromodulina, proteina citosolica caratterizzata da un nucleo proteico sostituito covalentemente con catene di glicosamminoglicani  ricca di leucina che svolge un ruolo in una serie di processi biologici. La sua presenza è più elevata nei tessuti connettivi, dove svolge un ruolo centrale nell’organizzazione della struttura delle fibrille di collagene.

Il lumican è  un piccolo proteoglicano ricco di leucina presente nella cornea, e in quantità molto minori nella cartilagine e nelle ossa. Ha una struttura a di ferro di cavallo contenente beta foglietti sulla sua superficie concava e alfa eliche sulla parte convessa.

Il biglicano è un membro della famiglia dei piccoli proteoglicani ricchi di leucina che può agire come una molecola di segnalazione cellulare. Mostra affinità specifiche per i tessuti con determinati recettori e componenti strutturali, svolgendo così un ruolo cruciale nella formazione ossea, nell’integrità muscolare e nella stabilità della sinapsi nella giunzione neuromuscolare.

Glicosamminoglicani

I proteoglicani possono essere classificati anche in base ai glicosamminoglicani a loro associati. I glicosamminoglicani sono l’eparan solfato (HS), polisaccaride solfatato espresso sulla superficie cellulare e nella matrice extracellulare di tutti i tessuti sotto forma di diversi tipi di proteoglicani.

L’eparan solfato, unitamente dermatan solfato e al condroitina solfato, presenta un comune oligosaccaride staminale costituito da xilosio e due residui di galattosio seguiti da un singolo acido glucuronico. Altri polisaccaridi acidi complessi e lineari appartenenti alla famiglia dei glicosamminoglicani sono l’eparina e l’eparan solfato che negli organismi superiori, si trovano principalmente sulla superficie cellulare o nella matrice extracellulare, legati a un nucleo proteico.

Un altro tipico glicosamminoglicano è il cheratansolfato che è l’unico glicosamminoglicano che non contiene acido uronico tipicamente presente soprattutto presente nelle matrici extracellulari (ECM) di alcuni tessuti, come cornea, cartilagine e ossa.

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