O que é a matriz extracelular?

Composição da ECM

A ECM é uma mistura complexa de proteínas e glicosaminoglicanos (uma classe de polissacarídeos carregados negativamente). É composto por três categorias de materiais:

1. Glicosaminoglicanos e seus proteoglicanos que resistem às forças compressivas
2. Glicoproteínas adesivas (laminina, fibronectina, tenascina, nidogênio)
3. Proteínas fibrosas que fornecem resistência à tração (colágenos, elastina)

Glicosaminoglicanos (GAGs)

Os GAGs eram originalmente conhecidos principalmente por serem “preenchedores de espaço” na MEC. Mais recentemente eles mostraram ser moléculas de sinalização ativas cujos papéis em uma variedade de processos celulares (incluindo produção de citocinas, recrutamento de leucócitos e resposta inflamatória) são importantes para controlar o destino celular7.

Os glicosaminoglicanos (GAGs) são polissacarídeos lineares compostos de dois sacarídeos básicos: um amino açúcar e um ácido urônico 2,3. O amino açúcar é tipicamente N-acetil-D-glucosamina (D-GlcNAc) ou N-acetil-D-galactosamina (D-GalNAc). O urônico ácido é o ácido D-glucurônico (D-GlcA) ou o ácido L-idurônico (L-IdoA) 7. Esses componentes básicos são adicionalmente variado por epimerização, sulfatação e desacetilação. A ordem da cadeia de carboidratos e as outras modificações químicas determinam sua especificidade e funcionalidade7.

O hialuronano é o GAG mais simples, pois não é sulfatado, não sofre epimerização e é composto por uma repetição de dissacarídeo não modificado . Também não está tipicamente covalentemente ligado a nenhuma proteína. Os outros GAGs são sulfato de condroitina (CS), sulfato de dermatan (DS), sulfato de queratana (KS) e sulfato de heparana (HS). Esses quatro GAGs são tipicamente covalentemente ligados a proteínas para formar proteoglicanos. O sulfato de condroitina e de heparano são extensivamente modificados por sulfatação 1,2,3.

Proteoglicanos

Um proteoglicano é composto por uma proteína central com um ou mais GAGs covalentemente ligados. Eles são armazenados em grânulos secretores, inseridos na membrana plasmática ou secretados na MEC8. A Tabela 2 lista vários proteoglicanos juntamente com seu peso molecular, cadeias GAG e localização de tecidos.

Tabela 2. Proteoglicanos presentes no ECM8

Glicoproteínas

Laminina

Atualmente, existem 15 lamininas heterotriméricas conhecidas6. A laminina é composta por cadeias α, β e γ, das quais existem 5 cadeias α, 4 β e 6 γ2. Tem uma estrutura em forma de cruz com 3 braços curtos e 1 braço longo. As cadeias α possuem um grande domínio globular conhecido como domínio G nos terminais C. Este domínio é composto por 3 domínios LG (LG1-LG3) conectados por uma região de ligação a mais dois domínios LG (LG4-LG5).As integrinas ligam-se ao LG1-3 e o distroglicano ao LG4-LG5. Foi demonstrado que o sulfato de heparana se liga ao LG4 da cadeia α16. A laminina é um componente da matriz do embasamento; entretanto, a isoforma da laminina presente varia com o tecido2. A forma da laminina-1 é a mais proeminente no desenvolvimento inicial e é composta pelas cadeias α1, β1 e γ16.

Fibronectina

A fibronectina é um dímero com peso molecular de ~ 270 kDa. Ele existe como uma forma solúvel no sangue e fluidos corporais e em fibrilas na MEC. Ele se liga ao colágeno, heparina, outras proteínas de fibronectina e integrinas da superfície celular. A fibronectina se liga às integrinas através do motivo tri-peptídico de arginina, glicina e ácido aspártico (RGD) 2,3.

Proteínas fibrosas

Colágeno

Os colágenos são o principal componente estrutural do ECM1. São as proteínas mais prevalentes na pele e nos ossos, constituindo 25% da massa proteica total2. Os colágenos fornecem suporte para a fixação de laminina, proteoglicanos e receptores de superfície celular1. Vinte e oito tipos de colágenos (I – XXVIII) foram identificados até agora em vertebrados1. Os colágenos são proteínas helicoidais triplas que são formadas a partir de homotrímeros ou heterotrímeros de cadeias polipeptídicas, conhecidas como cadeias α. As cadeias α têm uma repetição de três aminoácidos de Gly-XY, onde X é tipicamente prolina e Y é 4-hidroxiprolina (prolina modificada pós-tradução) 1,2.

Com base em suas arquiteturas supramoleculares, estes os tipos são divididos em:

• fibrilar (I, II, III, V, XI, XXIV e XXVII) – o tipo mais comum de colágeno, que é responsável por 90% do colágeno do corpo ; é proeminente nos ossos, pele, tendões, ligamentos e cartilagem. As fibrilas têm um diâmetro de 10-30 nm de diâmetro e as fibras de colágeno montadas podem ter um diâmetro de 500-3000 nm.
• associada a fibrilas (FACIT) (IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX , XXI, XXII); esses colágenos não formam fibrilas; em vez disso, eles se ligam a colágenos formadores de fibrilas; eles são pensados para ordenar fibrilas de colágeno dentro da matriz
• filamento com pérolas (VI)
• formando rede (IV, VIII e X); estes formam estruturas semelhantes a redes, como na membrana basal; eles também interagem com fibrilas de ancoragem (tipo VII) que ligam a membrana basal ao colágeno e laminina na MEC. O colágeno IV se auto-organiza e é instrumental na formação da membrana basal.
• colágenos transmembrana (XIII, XVII, XXIII, XXV) Essas supraestruturas têm papéis funcionais na adesão celular, diferenciação, desenvolvimento de tecidos e integridade estrutural1.

Elastina

A elastina, como seu nome sugere, fornece elasticidade ao ECM. É produzida como tropoelastina, uma proteína precursora de 72 kDa e é secretada pela célula. No espaço extracelular, ele se cruza com outras moléculas de elastina para formar folhas e fibras. A elastina é a proteína ECM primária presente nas artérias, onde compõe ~ 50% de seu peso seco2.