Ce este matricea extracelulară?

Compoziția ECM

ECM este un amestec complex de proteine și glicozaminoglicanii (o clasă de polizaharide încărcate negativ). Este compus din trei categorii de materiale:

1. Glicozaminoglicanii și proteoglicanii lor care rezistă forțelor de compresie
2. Glicoproteine adezive (laminină, fibronectină, tenascină, nidogen)
3. Proteinele fibroase care oferă rezistență la tracțiune (colageni, elastină)

Glicozaminoglicanii (GAG-uri)

GAG-urile erau inițial cunoscute în primul rând pentru că erau „umpluturi de spațiu” în ECM. Mai recent s-au dovedit a fi molecule active de semnalizare ale căror roluri într-o varietate de procese celulare (inclusiv producția de citokine, recrutarea leucocitelor și răspunsul inflamator) sunt importante pentru controlul destinului celular7.

Glicozaminoglicanii (GAG) sunt polizaharide liniare compuse a două zaharide bazice: un amino zahăr și un acid uronic 2,3. Amino zahărul este de obicei fie N-acetil-D-glucozamină (D-GlcNAc), fie N-acetil-D-galactozamină (D-GalNAc). acidul este fie acidul D-glucuronic (D-GlcA), fie acidul L-iduronic (L-IdoA) 7. Aceste componente de bază sunt variate în continuare prin epimerizare, sulfare și deacetilare. Ordinea lanțului de carbohidrați și celelalte modificări chimice determină specificitatea și funcționalitatea acestora7.

Hialuronanul este cel mai simplu GAG, deoarece este nesulfatat, nu suferă epimerizare și este compus dintr-o repetare dizaharidică nemodificată. . De asemenea, nu este de obicei legat covalent de proteine. Celelalte GAG-uri sunt sulfatul de condroitină (CS), sulfatul de dermatan (DS), sulfatul de cheratan (KS) și sulfatul de heparan (HS). Aceste patru GAG-uri sunt de obicei atașate covalent la proteine pentru a forma proteoglicanii. Condroitina și sulfatul de heparan sunt modificate extensiv prin sulfatare 1,2,3.

Proteoglicani

Un proteoglican este compus dintr-o proteină de bază cu unul sau mai multe GAG-uri atașate covalent. Sunt depozitate în granule secretoare, introduse în membrana plasmatică sau secretate în ECM8. Tabelul 2 listează mai mulți proteoglicani împreună cu greutatea lor moleculară, lanțurile GAG și localizarea țesuturilor.

Tabelul 2. Proteoglicanii prezenți în ECM8

Glicoproteine

Laminină

În prezent există 15 laminine heterotrimerice cunoscute6. Laminina este compusă din lanțuri α, β și γ, dintre care există 5 lanțuri α, 4 β și 6 γ2. Are o structură în formă de cruce cu 3 brațe scurte și 1 braț lung. Lanțurile α posedă un domeniu globular mare cunoscut sub numele de domeniul G la capătul C-terminal. Acest domeniu este compus din 3 domenii LG (LG1-LG3) conectate printr-o regiune linker la încă două domenii LG (LG4-LG5).Integrinele se leagă de LG1-3 și distroglicanul de LG4-LG5. S-a demonstrat că sulfatul de hepar se leagă de LG4 al lanțului α16. Laminina este o componentă a matricei subsolului; cu toate acestea, izoforma lamininei prezente variază în funcție de țesut2. Forma lamininei-1 este cea mai proeminentă în dezvoltarea timpurie și este alcătuită din lanțurile α1, β1 și γ1.

Fibronectină

Fibronectina este un dimer cu o greutate moleculară de ~ 270 kDa. Există ca formă solubilă în sânge și fluide corporale și în fibrile din ECM. Se leagă colagenul, heparina, alte proteine fibronectinice și integrinele suprafeței celulare. Fibronectina leagă integrinele prin motivul tri-peptidic al argininei, glicinei și acidului aspartic (RGD) 2,3.

Proteine fibroase

Colagen

Colagenii sunt componenta structurală majoră a ECM1. Acestea sunt cele mai răspândite proteine din piele și os, reprezentând 25% din masa totală de proteine2. Colagenii asigură schele pentru atașarea lamininei, proteoglicanilor și receptorilor de suprafață celulară1. Până în prezent au fost identificate douăzeci și opt de tipuri de colageni (I – XXVIII) la vertebrate1. Colagenii sunt proteine triple elicoidale care sunt formate fie din homotrimeri, fie din heterotrimeri ai lanțurilor polipeptidice, denumiți lanțuri α. Lanțurile α au o repetare de trei aminoacizi a Gly-XY, unde X este de obicei prolină și Y este 4-hidroxiprolină (prolină modificată post-translațional) 1,2.

Pe baza arhitecturilor lor supramoleculare, acestea tipurile sunt împărțite în:

• fibrilar (I, II, III, V, XI, XXIV și XXVII) – cel mai comun tip de colagen, care reprezintă 90% din colagenul din organism ; este proeminent în os, piele, tendoane, ligamente și cartilaj. Fibrilele au un diametru de 10-30 nm în diametru, iar fibrele de colagen asamblate pot avea un diametru de 500-3000 nm.
• asociate fibrilelor (FACIT) (IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX , XXI, XXII); acești colageni nu formează fibrile; în schimb, se atașează la colagenii care formează fibrile; se crede că comandă fibrile de colagen în interiorul matricei
• filament cu margele (VI)
• formarea rețelei (IV, VIII și X); acestea formează structuri asemănătoare rețelei, cum ar fi în membrana bazală; ele interacționează și cu fibrile de ancorare (tip VII) care leagă membrana bazală de colagen și laminină din ECM. Colagenul IV se autoasamblează și este esențial în formarea membranei bazale.
• colageni transmembranari (XIII, XVII, XXIII, XXV) Aceste suprastructuri au roluri funcționale în aderența celulelor, diferențierea, dezvoltarea țesuturilor și integritatea structurală1.

Elastin

Elastina, așa cum sugerează și numele său, oferă elasticitate ECM. Este produs ca tropoelastină, o proteină precursor de 72 kDa și este secretată din celulă. În spațiul extracelular, se leagă cu alte molecule de elastină pentru a forma foi și fibre. Elastina este proteina ECM primară prezentă în artere unde compune ~ 50% din greutatea lor uscată2.