Cosè la matrice extracellulare?

Composizione ECM

LECM è una miscela complessa di proteine e glicosaminoglicani (una classe di polisaccaridi caricati negativamente). È composto da tre categorie di materiali:

1. Glicosaminoglicani e loro proteoglicani che resistono alle forze di compressione
2. Glicoproteine adesive (laminina, fibronectina, tenascina, nidogeno)
3. Proteine fibrose che forniscono resistenza alla trazione (collageni, elastina)

Glicosaminoglicani (GAG)

I GAG erano originariamente noti principalmente per essere “riempitivi spaziali” nellECM. Più recentemente hanno dimostrato di essere molecole di segnalazione attive i cui ruoli in una varietà di processi cellulari (compresa la produzione di citochine, il reclutamento dei leucociti e la risposta infiammatoria) sono importanti per il controllo del destino cellulare7.

I glicosaminoglicani (GAG) sono composti da polisaccaridi lineari di due saccaridi basici: un ammino zucchero e un acido uronico 2,3. Lamino zucchero è tipicamente N-acetil-D-glucosamina (D-GlcNAc) o N-acetil-D-galattosamina (D-GalNAc). acido è acido D-glucuronico (D-GlcA) o acido L-iduronico (L-IdoA) 7. Questi componenti di base sono ulteriormente variato per epimerizzazione, solfatazione e deacetilazione. Lordine della catena dei carboidrati e le altre modificazioni chimiche determinano la loro specificità e funzionalità7.

Lo ialuronano è il GAG più semplice poiché non è solfato, non subisce epimerizzazione ed è composto da una ripetizione disaccaridica non modificata . Inoltre, non è tipicamente legato in modo covalente a nessuna proteina. Gli altri GAG sono condroitin solfato (CS), dermatansolfato (DS), cheratan solfato (KS) ed eparan solfato (HS). Questi quattro GAG sono tipicamente attaccati in modo covalente alle proteine per formare i proteoglicani. La condroitina e leparan solfato sono ampiamente modificati dalla solfatazione 1,2,3.

Proteoglicani

Un proteoglicano è composto da una proteina centrale con uno o più GAG legati in modo covalente. Sono immagazzinati in granuli secretori, inseriti nella membrana plasmatica o secreti nellECM8. La Tabella 2 elenca diversi proteoglicani insieme al loro peso molecolare, catene GAG e localizzazione dei tessuti ..

Tabella 2. Proteoglicani presenti nellECM8

Glicoproteine

Laminina

Attualmente sono note 15 laminine eterotrimeriche6. La laminina è composta da catene α, β e γ di cui ci sono 5 catene α, 4 β e 6 γ2. Ha una struttura a croce con 3 bracci corti e 1 braccio lungo. Le catene α possiedono un grande dominio globulare noto come dominio G ai C-termini. Questo dominio è composto da 3 domini LG (LG1-LG3) collegati da una regione linker ad altri due domini LG (LG4-LG5).Le integrine si legano a LG1-3 e il distroglicano a LG4-LG5. È stato dimostrato che leparan solfato si lega a LG4 della catena α16. La laminina è un componente della matrice del seminterrato; tuttavia, lisoforma della laminina presente varia con il tessuto2. La forma della laminina-1 è la più prominente nello sviluppo iniziale ed è composta dalle catene α1, β1 e γ16.

Fibronectina

La fibronectina è un dimero con un peso molecolare di ~ 270 kDa. Esiste come forma solubile nel sangue e nei fluidi corporei e nelle fibrille nellECM. Lega il collagene, leparina, altre proteine della fibronectina e le integrine della superficie cellulare. La fibronectina lega le integrine attraverso il motivo tripeptidico di arginina, glicina e acido aspartico (RGD) 2,3.

Proteine fibrose

Collagene

I collageni sono la principale componente strutturale dellECM1. Sono le proteine più diffuse nella pelle e nelle ossa, costituendo il 25% della massa proteica totale2. I collageni forniscono unimpalcatura per lattacco di laminina, proteoglicani e recettori sulla superficie cellulare1. Finora nei vertebrati sono stati identificati ventotto tipi di collagene (I – XXVIII). I collageni sono proteine a tripla elica che sono formate da omotrimeri o eterotrimeri di catene polipeptidiche, denominate catene α. Le catene α hanno una ripetizione di tre aminoacidi di Gly-XY, dove X è tipicamente prolina e Y è 4-idrossiprolina (prolina modificata post-traduzionalmente) 1,2.

Sulla base delle loro architetture supramolecolari, queste i tipi sono suddivisi in:

• fibrillare (I, II, III, V, XI, XXIV e XXVII) – il tipo più comune di collagene, che rappresenta il 90% del collagene nel corpo ; è prominente nelle ossa, nella pelle, nei tendini, nei legamenti e nella cartilagine. Le fibrille hanno un diametro di 10-30 nm di diametro e le fibre di collagene assemblate possono avere un diametro di 500-3000 nm.
• associate a fibrille (FACIT) (IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX , XXI, XXII); questi collageni non formano fibrille; invece si attaccano ai collageni che formano fibrille; si pensa che ordinino fibrille di collagene allinterno della matrice
• filamento a perline (VI)
• che formano una rete (IV, VIII e X); questi formano strutture a rete come nella membrana basale; interagiscono anche con fibrille di ancoraggio (tipo VII) che collegano la membrana basale al collagene e alla laminina nellECM. Il collagene IV si autoassembla ed è determinante nella formazione della membrana basale.
• collagene transmembrana (XIII, XVII, XXIII, XXV) Queste sovrastrutture hanno ruoli funzionali nelladesione cellulare, differenziazione, sviluppo dei tessuti e integrità strutturale1.

Elastina

Lelastina, come suggerisce il nome, fornisce elasticità allECM. È prodotto come tropoelastina, una proteina precursore di 72 kDa ed è secreto dalla cellula. Nello spazio extracellulare, si reticola con altre molecole di elastina per formare fogli e fibre. Lelastina è la proteina ECM primaria presente nelle arterie dove costituisce circa il 50% del loro peso a secco2.