Mikä on solunulkoinen matriisi?

ECM-koostumus

ECM on monimutkainen seos proteiineja ja glykosaminoglykaaneja (negatiivisesti varautuneiden polysakkaridien luokka). Se koostuu kolmesta materiaaliryhmästä:

1. Glykosaminoglykaanit ja niiden proteoglykaanit, jotka kestävät puristusvoimia
2. Adhesiiviset glykoproteiinit (laminiini, fibronektiini, tenasiini, nidogeeni)
3. Vetolujuutta tuottavat kuituproteiinit (kollageenit, elastiini)

Glykosaminoglykaanit (GAG)

GAG: t tunnettiin alun perin ECM: ssä ”avaruuden täyteaineina”. Viime aikoina niiden on osoitettu olevan aktiivisia signalointimolekyylejä, joiden roolit erilaisissa soluprosesseissa (mukaan lukien sytokiinituotanto, leukosyyttien rekrytointi ja tulehdusvaste) ovat tärkeitä solujen kohtalon kontrolloinnissa7. kahdesta emäksisestä sakkaridista: aminosokeri ja uronihappo 2,3. Aminosokeri on tyypillisesti joko N-asetyyli-D-glukosamiini (D-GlcNAc) tai N-asetyyli-D-galaktosamiini (D-GalNAc). happo on joko D-glukuronihappo (D-GlcA) tai L-iduronihappo (L-IdoA) 7. Nämä emäksiset komponentit ovat muunneltiin edelleen epimeroinnilla, sulfaatilla ja deasetylaatiolla. Hiilihydraattiketjun järjestys ja muut kemialliset modifikaatiot määrittävät niiden spesifisyyden ja toimivuuden7. . Se ei myöskään ole tyypillisesti kovalenttisesti sidoksissa mihinkään proteiiniin. Muut GAG: t ovat kondroitiinisulfaatti (CS), dermataanisulfaatti (DS), kerataanisulfaatti (KS) ja heparaanisulfaatti (HS). Nämä neljä GAG: tä kiinnitetään tyypillisesti kovalenttisesti proteiineihin proteoglykaanien muodostamiseksi. Kondroitiinia ja heparaanisulfaattia modifioidaan laajasti sulfatoimalla 1,2,3. Ne varastoidaan eritysrakeisiin, työnnetään plasmamembraaniin tai erittyvät ECM8: een. Taulukossa 2 on lueteltu useita proteoglykaaneja, niiden molekyylipaino, GAG-ketjut ja kudosten lokalisointi.

Taulukko 2. ECM8: ssa olevat proteoglykaanit

Glykoproteiinit

Laminiini

Tällä hetkellä tunnetaan 15 heterotrimeeristä laminiinia6. Laminiini koostuu a-, p- ja y-ketjuista, joista on 5 a-, 4p- ja 6y-ketjua2. Siinä on ristinomainen rakenne, jossa on 3 lyhyttä ja 1 pitkä käsivarsi. A-ketjuilla on suuri pallomainen domeeni, joka tunnetaan C-päässä G-domeenina. Tämä toimialue koostuu kolmesta LG-toimialueesta (LG1-LG3), jotka on yhdistetty linkkialueen kautta kahteen muuhun LG-toimialueeseen (LG4-LG5).Integriinit sitoutuvat LG1-3: een ja dystroglykaani LG4-LG5: een. Heparaanisulfaatin on osoitettu sitoutuvan a1-ketjun6 LG4: ään. Laminiini on osa kellarimatriisia; läsnä olevan laminiinin isoformi vaihtelee kuitenkin kudoksen2 mukaan. Lamiini-1-muoto on näkyvin varhaisessa kehityksessä ja se koostuu α1-, β1- ja γ1-ketjuista6.

Fibronektiini

Fibronektiini on dimeeri, jonka molekyylipaino on ~ 270 kDa. Se on liukeneva muoto veressä ja kehon nesteissä ja fibrillissä ECM: ssä. Se sitoo kollageenia, hepariinia, muita fibronektiiniproteiineja ja solun pinnan integriinejä. Fibronektiini sitoo integriinejä arginiinin, glysiinin ja asparagiinihapon (RGD) 2,3 tri-peptidimotiivin kautta.

Kuituproteiinit

Kollageeni

Kollageenit ovat ECM1: n tärkein rakenteellinen osa. Ne ovat yleisimpiä proteiineja ihossa ja luussa, ja ne muodostavat 25% proteiinin kokonaismassasta2. Kollageenit tarjoavat rakennustelineitä laminiinin, proteoglykaanien ja solun pintareseptorien kiinnittämiseen1. Selkärankaisilla on toistaiseksi tunnistettu 28 kollageenityyppiä (I – XXVIII) 1. Kollageenit ovat kolminkertaisia kierukkaproteiineja, jotka muodostuvat joko polypeptidiketjujen homotrimeereistä tai heterotrimeereistä, joihin viitataan a-ketjuina. α-ketjuilla on Gly-XY: n kolmen aminohapon toisto, jossa X on tyypillisesti proliini ja Y on 4-hydroksiproliini (translaation jälkeen modifioitu proliini) 1,2.

Nämä supramolekulaarisen arkkitehtuurinsa perusteella tyypit on jaettu:

• fibrillaarinen (I, II, III, V, XI, XXIV ja XXVII) – yleisin kollageenityyppi, jonka osuus kehon kollageenista on 90% ; se on merkittävä luussa, ihossa, jänteissä, nivelsiteissä ja rustossa. Fibrillien halkaisija on 10-30 nm ja koottujen kollageenikuitujen halkaisija voi olla 500-3000 nm.
• fibrilliin liittyvä (FACIT) (IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX , XXI, XXII); nämä kollageenit eivät muodosta fibrilliä; sen sijaan ne kiinnittyvät fibrilliä muodostaviin kollageeneihin; niiden uskotaan tilaavan kollageenifibrillit matriisiin
• helmillä hehkulanka (VI)
• verkkoa muodostavat (IV, VIII ja X); nämä muodostavat verkkomaisia rakenteita, kuten tyvikalvossa; ne ovat myös vuorovaikutuksessa ankkurifibrillien (tyyppi VII) kanssa, jotka yhdistävät tyvikalvon kollageeniin ja laminiiniin ECM: ssä. Kollageeni IV kokoontuu itsestään ja on tärkeä osa tyvikalvon muodostumisessa.

Elastiini

Elastiini tarjoaa nimensä mukaisesti elastisuutta ECM: lle. Sitä tuotetaan tropoelastiinina, 72 kDa: n esiasteproteiinina, ja se erittyy solusta. Solunulkoisessa tilassa se silloittuu muiden elastiinimolekyylien kanssa arkkien ja kuitujen muodostamiseksi. Elastiini on ensisijainen ECM-proteiini valtimoissa, joissa se muodostaa ~ 50% niiden kuivapainosta2.