เป็นพื้นฐานของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ของสัตว์ เมทริกซ์นอกเซลล์นั้นถูกสร้างขึ้นและเกิดจากเซลล์ที่อาศัยอยู่ในเมทริกซ์

10.07.2017 ออโรร่า

ในเนื้อหาบนเว็บไซต์ของเรา เรามักพูดถึงแนวคิดของ "เมทริกซ์นอกเซลล์" แต่จนถึงตอนนี้ เรายังไม่ได้พูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับองค์ประกอบและโครงสร้างของมัน ในบทความนี้ เราจะถอดรหัสคำศัพท์นี้อย่างเต็มที่และแสดงให้เห็นว่าสารใดบ้างที่มีอยู่ในเมทริกซ์ มีไว้ทำอะไร และที่สำคัญที่สุดคือจะรักษาสุขภาพของสภาพแวดล้อมระหว่างเซลล์ได้อย่างไร

ดังนั้น ในร่างกายมนุษย์ เซลล์ประกอบขึ้นประมาณ 20% และอีก 80% ที่เหลือเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์ คุณอาจรู้สึกว่าเมทริกซ์เป็นสารชนิดหนึ่งที่เซลล์ลอยตัว อันที่จริงไม่มีอะไรลอยได้ทุกที่ ทุกอย่างมีโครงสร้างที่เป็นระเบียบ มันอาจแตกต่างกันในเนื้อเยื่อต่าง ๆ แต่ในกรณีส่วนใหญ่ภาพจะใกล้เคียงกัน

เริ่มต้นด้วยการแสดงแผนผังของเยื่อหุ้มเซลล์ เป็นลิปิดสองชั้น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นฟอสโฟลิปิด

อินทิกริน, ดีสโทรไกลแคน และตัวรับโดเมน discoidin (DDR) เป็นโปรตีนที่ขยายไปถึงเยื่อหุ้มเซลล์ เหล่านี้เป็นตัวรับเซลล์ที่โต้ตอบกับสภาพแวดล้อมภายนอกและส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ต่างๆ

แล้วตามด้วยเมมเบรนชั้นใต้ดินซึ่งแยกเซลล์ออกจากเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (เมทริกซ์) นั่นคือเซลล์ของเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ไม่สัมผัสเมทริกซ์โดยตรง เยื่อหุ้มชั้นใต้ดินประกอบด้วยลามินิน (แผ่นแสง) และคอลลาเจนประเภทที่ 4 (แผ่นสีเข้ม) ถูกผูกมัดโดยโปรตีน nidogen (หรือ entactin) พวกมันสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่และมีบทบาทหลักในการสนับสนุนทางกลและการปกป้องเซลล์ Fibronectin ซึ่งเป็นไกลโคโปรตีนที่มีหน้าที่ในโครงสร้างเนื้อเยื่อ สามารถสร้างสายโซ่มัลติเมอริกได้ มีส่วนร่วมในการยึดเกาะ กล่าวคือ การยึดเกาะของเซลล์

นี่คือโมเลกุลของโปรตีนเพอร์เลแคนด้วย ช่วยรักษาสิ่งกีดขวางบุผนังหลอดเลือด สิ่งกีดขวางทางสรีรวิทยาระหว่างระบบไหลเวียนโลหิตและระบบประสาทส่วนกลาง ช่วยปกป้องเนื้อเยื่อประสาทจากจุลินทรีย์ที่ไหลเวียนในเลือด สารพิษ ปัจจัยเซลล์และร่างกายของระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งรับรู้ว่าเนื้อเยื่อประสาทเป็นสิ่งแปลกปลอม โปรตีโอไกลแคน agrin มีบทบาทสำคัญในชุมทางประสาทและกล้ามเนื้อ ซึ่งมีหน้าที่ในการส่งกระแสประสาทไปยังเซลล์กล้ามเนื้อ

เราไปต่อที่จุดเริ่มต้นของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์หรือเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เต็มไปด้วยเส้นใยคอลลาเจน นี่คือโปรตีนไฟบริลที่เป็นพื้นฐานของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของร่างกาย (เส้นเอ็น กระดูก กระดูกอ่อน ผิวหนังชั้นหนังแท้ ฯลฯ) และให้ความแข็งแรงและความยืดหยุ่น

อีลาสตินสร้างเครือข่ายเส้นใยโปรตีนสามมิติ เครือข่ายนี้ไม่เพียงมีความสำคัญต่อความแข็งแรงเชิงกลของเนื้อเยื่อเท่านั้น แต่ยังให้การติดต่อระหว่างเซลล์ สร้างเส้นทางการย้ายถิ่นของเซลล์ตามซึ่งพวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้ (เช่น ในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน) แยกเซลล์และเนื้อเยื่อต่างๆ ออกจากกัน ( เช่น ให้การเลื่อนในข้อต่อ )

Aggrecan (proteoglycan chondroitin sulfate) - จับน้ำ กรดไฮยาลูโรนิก และโปรตีน และสร้างการดูดซึม ทำให้เกิดเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน รวมทั้งหมอนรองกระดูกสันหลังและกระดูกอ่อนอื่นๆ ที่มีความทนทานต่อการรับน้ำหนักมาก

กรดไฮยาลูโรนิกมีส่วนในการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ ที่มีอยู่ในของเหลวชีวภาพหลายชนิด รวมทั้งไขข้อ มีหน้าที่ในความหนืดของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เมื่อใช้ร่วมกับ aggrecan จะสร้างความต้านทานต่อการบีบอัด นอกจากนี้ กรดไฮยาลูโรนิกยังเป็นส่วนประกอบหลักของสารหล่อลื่นทางชีวภาพและกระดูกอ่อนข้อต่อ ซึ่งมีอยู่ในรูปของเปลือกเซลล์แต่ละเซลล์ (chondrocyte)

ยังคงต้องพูดถึงคอลลาเจนชนิดที่ 7 ซึ่งทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่เชื่อมต่อกัน ตัวอย่างเช่น ในผิวหนัง สิ่งเหล่านี้คือสมอไฟบริลในเอ็นของผิวหนังแท้ (ผิวหนังเอง) และผิวหนังชั้นนอก

แน่นอนว่าองค์ประกอบของเมทริกซ์ยังรวมถึงน้ำ - จาก 25% ในเนื้อเยื่อกระดูกถึง 90% ในเลือด

ดังนั้นสิ่งที่เราเห็นในท้ายที่สุดเรา? - โครงสร้างที่เป็นระเบียบที่พบในเนื้อเยื่อของมนุษย์ทั้งหมด

ตัวอย่างเช่น ในภาพด้านซ้าย มีเยื่อบุผิวแบ่งชั้นของกระจกตา ประกอบด้วยเซลล์แบนของชั้นบน, ชั้นกลาง, เซลล์ที่ยืดออกของชั้นฐาน และจากนั้นก็มาถึงเมมเบรนชั้นใต้ดินและเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน
และทางด้านขวาคือเยื่อบุผิวของหลอดลม - และที่นี่เราเห็นสิ่งเดียวกันโดยทั่วไป เฉพาะในชั้นบนเท่านั้นที่มีเซลล์กุณโฑ ตามด้วยเมมเบรนชั้นใต้ดินและเมทริกซ์
และเซลล์ชนิดใดที่เราสังเกตเห็นในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเอง? ในเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ สิ่งเหล่านี้คือไฟโบรบลาสต์ ซึ่งเป็นเซลล์ที่ผลิตคอลลาเจน อีลาสติน และโปรตีโอไกลแคน นอกจากนี้ อาจมีเซลล์ไขมัน เซลล์พลาสมา ในกระดูกอ่อน - คอนโดรบลาสต์ และ คอนโดรไซต์ เป็นต้น ขึ้นอยู่กับชนิดของผ้า

โปรดทราบว่าเมทริกซ์ในทั้งสองกรณีมีโครงสร้างที่มองเห็นได้ แม้ว่าจะไม่ชัดเจนในรูปภาพก็ตาม โครงสร้างที่ได้รับคำสั่งของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์เป็นสัญลักษณ์ของเยาวชนและสุขภาพ แต่เมื่อเวลาผ่านไป ผลกระทบของปัจจัยภายนอกและภายในนำไปสู่การทำลายโครงสร้างนี้ทีละน้อย ดังนั้น เซลล์ต่างๆ จึงไม่ได้รับสารอาหารที่เพียงพอสำหรับการเติบโตและการแบ่งตัวตามปกติ การนำกระแสประสาท การสื่อสารระหว่างเซลล์ และความคล่องตัวลดลง

การติดต่อระหว่างเซลล์เป็นโปรตีนเชิงซ้อนเฉพาะเนื่องจากเซลล์ใกล้เคียงเข้ามาติดต่อและสื่อสารซึ่งกันและกัน

เมทริกซ์นอกเซลล์เป็นเครือข่ายโปรตีนหนาแน่นที่ตั้งอยู่ระหว่างและเกิดจากเซลล์

เซลล์แสดงตัวรับสำหรับโปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์

โปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์และรอยต่อระหว่างเซลล์ควบคุมการจัดโครงสร้างสามมิติของเซลล์ในเนื้อเยื่อ ตลอดจนการเจริญเติบโต การเคลื่อนไหว รูปร่าง และความแตกต่าง

เหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตคือการปรากฏตัว สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์. เมื่อเซลล์พัฒนาวิธีการรวมกลุ่มเข้าด้วยกัน เซลล์เหล่านั้นจะได้รับความสามารถในการสร้างชุมชนที่เซลล์ต่างๆ มีความเชี่ยวชาญในการทำงาน ตัวอย่างเช่น หากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวสองตัว "รวมพลัง" เราสามารถจินตนาการได้ว่าพวกมันแต่ละตัวจะเชี่ยวชาญในการทำหน้าที่บางอย่างที่จำเป็นสำหรับการเติบโตและการสืบพันธุ์ที่ประสบความสำเร็จ และปล่อยให้ส่วนที่เหลือเป็นหุ้นส่วน

เพื่อการศึกษา สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อย่างง่ายหรือเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนกว่านั้น เซลล์จะต้องยึดติดกันอย่างแน่นหนา ดังแสดงในรูปด้านล่าง สำหรับเซลล์สัตว์ สิ่งที่แนบมานี้สามารถทำได้สามวิธี ขั้นแรก เซลล์จะเกาะติดกันโดยตรงผ่านการก่อตัวของการสัมผัสระหว่างเซลล์ ซึ่งเป็นการดัดแปลงพิเศษของพื้นผิวเซลล์ของเซลล์ข้างเคียง หน้าสัมผัสเหล่านี้จะมองเห็นได้ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ประการที่สอง เซลล์สามารถสื่อสารซึ่งกันและกันโดยไม่ต้องสร้างการติดต่อ โดยใช้โปรตีนที่ไม่ก่อให้เกิดบริเวณเฉพาะดังกล่าว ประการที่สาม เซลล์เชื่อมต่อกันทางอ้อมโดยเชื่อมต่อกับเครือข่ายของเมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลที่อยู่ในสภาพแวดล้อมระหว่างเซลล์

สิ่งที่แนบมากับเซลล์เกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของการสัมผัสพื้นผิวของพวกเขากับเมทริกซ์นอกเซลล์

อย่างไรก็ตาม การก่อตัว สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ไม่ใช่เรื่องง่ายเหมือนกับการยึดเซลล์หลาย ๆ เซลล์เข้าด้วยกัน การทำงานที่ถูกต้องของชุมชนเซลล์ดังกล่าวได้รับการประกันโดยปฏิสัมพันธ์ที่มีประสิทธิภาพและการแบ่งงานระหว่างเซลล์เหล่านี้ การติดต่อระหว่างเซลล์เป็นพื้นที่ที่มีความเชี่ยวชาญสูงซึ่งเซลล์เชื่อมต่อกันผ่านโปรตีนเชิงซ้อนที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีการติดต่อระหว่างเซลล์หลายประเภทซึ่งแต่ละแห่งมีบทบาทเฉพาะในการสื่อสารของเซลล์ระหว่างกัน

กระรอก ทำให้เกิดช่องว่างทางแยกทำให้เซลล์สามารถสื่อสารกันโดยตรง ทำให้เกิดช่องทางการแลกเปลี่ยนโมเลกุลไซโตพลาสซึมขนาดเล็ก โปรตีนที่ก่อตัวเป็นรอยต่อที่แน่นหนานั้นทำหน้าที่เป็นเกราะกีดขวางที่คัดเลือกมาซึ่งควบคุมการเคลื่อนผ่านของโมเลกุลผ่านชั้นเซลล์และป้องกันการแพร่กระจายของโปรตีนในเยื่อหุ้มพลาสมา รอยต่อของกาวและเดสโมโซมทำให้เกิดความเสถียรทางกลโดยการเชื่อมโยงโครงร่างโครงร่างของเซลล์ที่สัมผัสกัน อันเป็นผลมาจากการที่ชั้นเซลล์สามารถทำหน้าที่เป็นทั้งส่วนเดียวได้ หน้าสัมผัสเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณ โดยแปลงการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวเซลล์เป็นสัญญาณทางชีวเคมีที่แพร่กระจายไปทั่วเซลล์

แบบแผนของโครงสร้างการติดต่อระหว่างเซลล์ของเซลล์เยื่อบุผิว (ซ้าย)
สัมผัสสารเชิงซ้อนกาวของเซลล์ที่มีแหล่งกำเนิดที่ไม่ใช่เยื่อบุผิว (ขวา) และสารเชิงซ้อนของเซลล์ที่มีเมทริกซ์นอกเซลล์ (ด้านล่าง)
คลาสของส่วนประกอบหลัก (PCM) ก็แสดงเช่นกัน

นอกจากนี้ยังมีโปรตีนหลายชนิดที่เกี่ยวข้อง ในปฏิสัมพันธ์ที่ไม่สัมผัสของเซลล์. โปรตีนเหล่านี้รวมถึงอินทีกริน แคเธอริน ซีเล็คติน และโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับอิมมูโนโกลบูลินที่ส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์

ทุกเซลล์แม้มากที่สุด สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวดั้งเดิมมีหน้าที่รับรู้สภาพแวดล้อมภายนอกและโต้ตอบกับมัน ก่อนการเกิดขึ้นของชุมชนเซลล์ เซลล์ต้องยึดติดกับพื้นผิวและเคลื่อนผ่านพวกมัน ดังนั้น โครงสร้างการยึดติดของเมทริกซ์เซลล์จึงเกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของวิวัฒนาการ ดังแสดงในรูปด้านล่าง ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ช่องว่างระหว่างเซลล์จะเต็มไปด้วยโครงสร้างที่หนาแน่นซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและน้ำตาลที่เรียกว่าเมทริกซ์นอกเซลล์ เมทริกซ์นอกเซลล์จัดอยู่ในรูปของเส้นใย เลเยอร์ และโครงสร้างฟิล์ม

ในเนื้อเยื่อบางส่วน เมทริกซ์นอกเซลล์อยู่ในรูปของชั้นที่ซับซ้อนซึ่งเรียกว่าแผ่นฐานและสัมผัสโดยตรงกับเซลล์ โปรตีนที่ประกอบเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์มีสองประเภท: ไกลโคโปรตีนที่มีโครงสร้าง เช่น คอลลาเจนและอีลาสติน และโปรตีโอไกลแคน โปรตีนเหล่านี้ให้ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของเนื้อเยื่อ และยังทำหน้าที่เป็นตัวกรองแบบคัดเลือกที่ควบคุมการไหลของส่วนประกอบที่ไม่ละลายน้ำระหว่างเซลล์ โปรตีโอไกลแคนแสดงคุณสมบัติที่ชอบน้ำและรักษาสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำระหว่างเซลล์ เมื่อเซลล์เคลื่อนที่ เมทริกซ์นอกเซลล์จะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรองรับการเคลื่อนที่ของพวกมัน

เซลล์หลั่ง ส่วนประกอบเมทริกซ์นอกเซลล์. พวกเขาสร้างระบบสนับสนุนภายนอกนี้ และหากจำเป็น สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้เนื่องจากการเสื่อมสภาพและการเปลี่ยนพื้นที่โดยรอบของเมทริกซ์ ในขณะนี้ ปัญหาของการควบคุมการประกอบและการเสื่อมสภาพของเมทริกซ์นอกเซลล์นั้นเป็นที่สนใจอย่างมาก เนื่องจากพวกมันมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ในการรักษาบาดแผล และในการก่อตัวของเนื้องอกร้าย

การติดต่อของเซลล์ที่มีเมทริกซ์นอกเซลล์เกิดขึ้นจากโปรตีนตัวรับที่ผิวเซลล์ ซึ่งเมื่อประกอบเข้าด้วยกันแล้ว จะสร้างโครงสร้างประเภทเกาะ (แพทช์) บนพื้นผิวเซลล์และจับเมทริกซ์นอกเซลล์ที่อยู่ด้านนอกของเมมเบรนพลาสม่ากับโครงร่างโครงร่างจากไซโตซอล เช่นเดียวกับการติดต่อระหว่างเซลล์บางอย่าง โปรตีนเหล่านี้บางส่วนก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่สั่งการซึ่งเชื่อมต่อผิวเซลล์กับโครงร่างโครงร่าง โปรตีนเหล่านี้มีหน้าที่ที่กว้างกว่าเพียงแค่ "ตัวดูดเซลล์"; พวกเขายังเกี่ยวข้องกับกระบวนการส่งสัญญาณหลายอย่างและอนุญาตให้เซลล์สื่อสารกัน

หลากหลาย เซลล์เมื่อรวมกับเมทริกซ์นอกเซลล์แล้ว พวกมันจะก่อตัวเป็นเนื้อเยื่อที่มีลักษณะเฉพาะด้วยความเชี่ยวชาญระดับสูง กระดูกอ่อน กระดูก และเนื้อเยื่อเกี่ยวพันประเภทอื่นๆ สามารถทนต่อแรงกดทางกลที่รุนแรง ในขณะที่ส่วนอื่นๆ เช่น เนื้อเยื่อที่ก่อตัวเป็นปอดนั้นไม่แข็งแรง แต่มีความยืดหยุ่นสูง ความสมดุลระหว่างความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และโครงสร้างสามมิตินั้นได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง และส่วนประกอบของผ้าแต่ละชนิดจะทำหน้าที่โต้ตอบซึ่งกันและกัน ดังนั้นการจัดระเบียบและองค์ประกอบของเนื้อเยื่อจึงสอดคล้องกับหน้าที่ของอวัยวะ ตัวอย่างเช่น กล้ามเนื้อแตกต่างจากผิวหนังอย่างสิ้นเชิง และขอบคุณพระเจ้า!

รายชื่อติดต่อระหว่างเซลล์และการยึดติดของเซลล์กับเมทริกซ์ไม่ได้จำกัดอยู่ที่ผิวเซลล์ ในหลายกรณี โปรตีนจะต้องถูกยึดไว้ในเมมเบรนอย่างแน่นหนาพอที่จะทนต่อแรงทางกลได้ สิ่งนี้ต้องการการผูกมัดกับโครงร่างโครงร่างซึ่งโดยทั่วไปจะให้การสนับสนุนโครงสร้างเซลล์ การปรากฏตัวของโครงร่างโครงกระดูกยังช่วยป้องกันการกระจัดด้านข้างของตัวรับในระนาบเมมเบรน "จับ" พวกมันไว้ในที่ของมัน นอกจากนี้ กระบวนการถ่ายทอดสัญญาณยังควบคุมการประกอบของหน้าสัมผัสระหว่างเซลล์และบำรุงรักษา โครงร่างโครงร่างและกลไกการส่งสัญญาณมีบทบาทสำคัญในการยึดเกาะของเซลล์

เมทริกซ์นอกเซลล์สร้างพื้นฐานของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ให้การสนับสนุนทางกลแก่เซลล์และการขนส่งสารเคมี นอกจากนี้ เซลล์เนื้อเยื่อเกี่ยวพันยังก่อให้เกิดการสัมผัสระหว่างเซลล์กับสารเมทริกซ์ (เฮมิเดสโมโซม หน้าสัมผัสกาว ฯลฯ) ซึ่งสามารถทำหน้าที่ส่งสัญญาณและมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ของเซลล์ ดังนั้น ในระหว่างกระบวนการกำเนิดของตัวอ่อน เซลล์สัตว์จำนวนมากจะอพยพ เคลื่อนที่ไปตามเมทริกซ์นอกเซลล์ และส่วนประกอบแต่ละส่วนจะทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายที่กำหนดเส้นทางการย้ายถิ่น

ส่วนประกอบหลักของเมทริกซ์นอกเซลล์คือไกลโคโปรตีน โปรตีโอไกลแคน และกรดไฮยาลูโรนิก คอลลาเจนเป็นไกลโคโปรตีนที่โดดเด่นของเมทริกซ์นอกเซลล์ในสัตว์ส่วนใหญ่ องค์ประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์ประกอบด้วยส่วนประกอบอื่น ๆ มากมาย: โปรตีนไฟบริน อีลาสติน เช่นเดียวกับไฟโบรเนกติน ลามินิน และนิโดเจน องค์ประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์ของเนื้อเยื่อกระดูกรวมถึงแร่ธาตุเช่นไฮดรอกซีอะพาไทต์ ถือได้ว่าเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์และส่วนประกอบของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของเหลว - พลาสมาเลือดและน้ำเหลือง

หมายเหตุ

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010 .

ดูว่า "Extracellular Matrix" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

เมทริกซ์ - รหัสส่วนลดเมทริกซ์ปัจจุบันทั้งหมดในหมวดอุปกรณ์ทำผมและเครื่องสำอางสำหรับผม

เมทริกซ์ระยะ, เมทริกซ์ศัพท์ภาษาอังกฤษนอกเซลล์ คำพ้องความหมาย คำพ้องความหมาย คำย่อที่เกี่ยวข้อง วัตถุนาโนชีวภาพ, สารเคลือบที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ, เซลล์, โปรตีโอม, โปรตีโอมิกส์ คำจำกัดความในชีววิทยา โครงสร้างเนื้อเยื่อนอกเซลล์… … พจนานุกรมสารานุกรมของนาโนเทคโนโลยี

เมทริกซ์นอกเซลล์ (อังกฤษ extracellular matrix, ECM) ในทางชีววิทยาเรียกว่าโครงสร้างเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่เซลล์ เมทริกซ์นอกเซลล์เป็นพื้นฐานของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและเกิดจากเซลล์ของมัน ให้การสนับสนุนทางกลกับเนื้อเยื่อ พื้นฐาน ... ... Wikipedia

นี่คือเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตที่ไม่รับผิดชอบโดยตรงต่อการทำงานของอวัยวะหรือระบบอวัยวะใด ๆ แต่มีบทบาทสำคัญในทุกอวัยวะโดยคิดเป็น 60-90% ของมวล ทำหน้าที่สนับสนุน ป้องกัน และโภชนาการ ... ... Wikipedia

ไบโอฟิล์มคือชุด (กลุ่มบริษัท) ของจุลินทรีย์ที่ตั้งอยู่บนผิวน้ำ ซึ่งเซลล์ต่างๆ จะเกาะติดกัน โดยปกติเซลล์จะถูกแช่อยู่ในสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ (เมทริกซ์นอกเซลล์) ที่หลั่งออกมาจากพวกมัน ... ... Wikipedia

เนื้อเยื่อเกี่ยวพันเป็นเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตที่ไม่เกี่ยวข้องกับการทำงานที่เหมาะสมของอวัยวะใด ๆ แต่มีอยู่ในบทบาทเสริมในอวัยวะทั้งหมดซึ่งคิดเป็น 60-90% ของมวล ทำหน้าที่สนับสนุน ป้องกัน และโภชนาการ ... ... Wikipedia

เมทริกซ์ระหว่างเซลล์ - คอมเพล็กซ์ของส่วนประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ที่เติมช่องว่างระหว่างเซลล์ เนื้อเยื่อต่าง ๆ มีเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ของตัวเอง เซลล์เยื่อบุผิวส่วนใหญ่จับกับไกลโคโปรตีนซึ่งเป็นโปรตีนที่จับกับแคลเซียม โครงสร้างพิเศษของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์นั้นมีอยู่ในเนื้อเยื่อที่มีต้นกำเนิดจากเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งทำหน้าที่ทางกลการป้องกันและโภชนาการ พวกเขาแบ่งออกเป็น:

เนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่เหมาะสม - หลวม ไม่เป็นรูปร่าง

หนาแน่นตกแต่งและไม่เป็นรูปเป็นร่าง; เนื้อเยื่อที่มีคุณสมบัติพิเศษ - ไขมัน, เม็ดสี,

ไขว้กันเหมือนแหและเมือก; เนื้อเยื่อโครงร่าง - กระดูกและกระดูกอ่อน

เนื้อเยื่อเกี่ยวพันทุกประเภทเหล่านี้มีอยู่ทั่วร่างกายโดยเฉพาะบริเวณศีรษะและลำคอ

1.1. การจัดระเบียบของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์

เนื้อเยื่อเกี่ยวพันมีลักษณะโดยการปรากฏตัวของสารระหว่างเซลล์จำนวนมาก (เมทริกซ์นอกเซลล์) ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนคอลลาเจน โปรตีโอไกลแคน และไกลโคโปรตีน และเซลล์จำนวนน้อยที่อยู่ห่างกันมาก Fibroblasts, chondroblasts, osteoblasts, odontoblasts, Cementoblasts และเซลล์ระเบิดอื่น ๆ มีส่วนร่วมในการก่อตัวของสารระหว่างเซลล์ คุณสมบัติของเนื้อเยื่อแร่คือการมีอยู่ในสารระหว่างเซลล์ของไอออนอนินทรีย์ที่สร้างเกลือและผลึก

เมทริกซ์นอกเซลล์ประกอบด้วยโมเลกุลที่สามารถประกอบตัวเองเพื่อสร้างสารเชิงซ้อนได้ เนื่องจากตำแหน่งที่แน่นอนของการรวมศูนย์ที่โมเลกุลและความจำเพาะของการโต้ตอบ โครงสร้างสามมิติที่มีลำดับสูงของเมทริกซ์นอกเซลล์จึงถูกสร้างขึ้นซึ่งกำหนดคุณสมบัติการทำงานของมัน (รูปที่ 1.1)

ข้าว. 1.1.การจัดระเบียบโครงสร้างของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์และความสัมพันธ์กับ

เซลล์:

เอ -เมมเบรนชั้นใต้ดิน ข -การจัดระเบียบระดับโมเลกุลของเมทริกซ์ใน

เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน [ตาม Campbell N. A. , Reece J. B. , 2002, พร้อมการเปลี่ยนแปลง]

รูปแบบพิเศษของเมทริกซ์นอกเซลล์ของเนื้อเยื่อปกติคือเมมเบรนชั้นใต้ดิน ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งแยกชั้นเซลล์หนึ่งออกจากอีกชั้นหนึ่ง มีหน้าที่ไม่เพียงแต่สร้างความแตกต่างของโครงสร้างต่างๆ และการบำรุงรักษาสถาปัตยกรรมเนื้อเยื่อเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการสร้างความแตกต่าง การย้ายถิ่น และฟีโนไทป์ของเซลล์ด้วย เมมเบรนชั้นใต้ดินทำหน้าที่เป็นอุปสรรคสำหรับโมเลกุลขนาดใหญ่

ส่วนประกอบหลักของเมทริกซ์นอกเซลล์คือคอลลาเจนและโปรตีนที่ไม่ใช่คอลลาเจนหลายประเภท

1.2. โครงสร้างและคุณสมบัติของโปรตีนคอลลาเจน

พื้นฐานของเมทริกซ์นอกเซลล์คือตระกูลของโปรตีนคอลลาเจนที่เกี่ยวข้องกับไกลโคโปรตีนและมีสารตกค้างจำนวนมาก ไกลซีน โพรลีนและ ไฮดรอกซีโพรลีน. คอลลาเจนมีโปรตีนถึง 20 ชนิด ซึ่งจริงๆ แล้วมีโปรตีนบางชนิด

คอลลาเจนในขณะที่บางชนิดมีโดเมนที่เหมือนคอลลาเจนเท่านั้น คอลลาเจนทุกประเภทขึ้นอยู่กับโครงสร้างแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม: การสร้างเส้นใย, ที่เกี่ยวข้องกับเส้นใยคอลลาเจน, ไขว้กันเหมือนแห, ไมโครไฟเบอร์, เส้นใยยึด ฯลฯ ในการกำหนดคอลลาเจนแต่ละประเภทจะใช้สูตรเฉพาะซึ่ง -โซ่เขียนด้วยตัวเลขอารบิกและประเภทคอลลาเจน - โรมัน

คอลลาเจนส่วนใหญ่ที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อของช่องปากนั้นก่อตัวเป็นไฟบริล การแปลโปรตีนคอลลาเจนประเภทหลักในเนื้อเยื่อของช่องปากแสดงในตาราง 1.1.

ตาราง 1.1

ประเภทของโปรตีนคอลลาเจนในเนื้อเยื่อในช่องปาก

เนื้อเยื่อของช่องปากมีลักษณะเป็นคอลลาเจนประเภท I, III, V และ VI ควรสังเกตความหลากหลายของคอลลาเจนในซีเมนต์ของฟันซึ่งนอกเหนือจากคอลลาเจนประเภท I, III และ V แล้วยังมีการกำหนดคอลลาเจนประเภท II, IX, XII, XIV ซึ่งเป็นลักษณะของเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน

คอลลาเจนที่สร้างไฟบริล

คอลลาเจนที่สร้างไฟบริลทั้งหมดแตกต่างกันในองค์ประกอบของกรดอะมิโนและปริมาณคาร์โบไฮเดรต

โมเลกุลของคอลลาเจนประเภท I, II, III, V, XI มีรูปแบบของเส้นใยและสร้างขึ้นจากหน่วยโครงสร้างที่เรียกว่าโทรโปคอลลาเจน โมเลกุลโทรโพคอลลาเจน (M r 300 kDa) มีความหนา 1.5 นาโนเมตร และยาว 300 นาโนเมตร พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยสายโซ่โพลีเปปไทด์สามสายเรียกว่า a-chains แต่ละสายมีกรดอะมิโนประมาณ 1,000 เรซิดิวและเป็นเกลียวที่ถนัดมือซ้ายซึ่งมีกรดอะมิโนสามตัวต่อเทิร์น หนึ่งในสามของกรดอะมิโนที่ตกค้างในคอลลาเจนคือไกลซีน

(30%) หนึ่งในห้าของโพรลีนรวมกับ 3- และ 4-hydroxyproline (21%) ดังนั้นโครงสร้างหลักของคอลลาเจนสามารถแสดงเป็นโครงร่างของ gly - x - y - โดยที่ x มักเป็นโพรลีนหรือ ไฮดรอกซีโพรลีนและ y - กรดอะมิโนอื่น ๆ (รูปที่ 1.2) โดยรวมแล้วพบการทำซ้ำประมาณ 330 ครั้งใน a-chain

ข้าว. 1.2.ส่วนของโครงสร้างปฐมภูมิ a - คอลลาเจนโซ่ ในบริเวณที่ตั้งของโพรลีนและไฮดรอกซีโพรลีน จะเกิด “การแตกของโพรลีน”

ไกลซีนของลำดับการทำซ้ำ gly - x - y - จำเป็นสำหรับการก่อตัวของโครงสร้างไฟบริลลาร์ เนื่องจากอนุมูลของกรดอะมิโนอื่นๆ ไม่พอดีระหว่างสายเปปไทด์สามสายที่อยู่ตรงกลางเกลียวสามเกลียว โพรลีนและไฮดรอกซีโพรลีนจำกัดการหมุนของสายโพลีเปปไทด์ อนุมูลของกรดอะมิโนที่อยู่ในตำแหน่ง -x- และ -y- จะอยู่ที่พื้นผิวของเกลียวสามชั้น การกระจายของกลุ่มหัวรุนแรงตามความยาวของโมเลกุลคอลลาเจนทำให้โครงสร้างคอลลาเจนหลายโมเลกุลประกอบขึ้นเองได้ โซ่รูปตัวเอสามตัวสร้างโครงสร้าง บิดเป็นเกลียวเล็กน้อย การสร้างเส้นใย โมเลกุลโทรโปคอลลาเจน (ทริมเมอร์) ถูกจัดเรียงเป็นขั้นๆ โดยสัมพันธ์กันโดยสัมพันธ์กันโดยความยาวหนึ่งในสี่ของความยาว ซึ่งทำให้เส้นใยมีลักษณะลายริ้ว เมื่อสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อ คอลลาเจนไฟบริลที่ก่อตัวขึ้นจะเสถียรผ่านการก่อตัวของพันธะข้ามโควาเลนต์ (รูปที่ 1.3)

คอลลาเจนไทป์ I 2 เอ 2 ประกอบด้วยไกลซีน 33% โพรลีน 13% ไฮดรอกซีไลซีน 1% และคาร์โบไฮเดรตในปริมาณต่ำ มันถูกกำหนดในองค์ประกอบของกระดูก, เนื้อฟัน, เนื้อฟัน, ซีเมนต์, เส้นใยปริทันต์ เส้นใยคอลลาเจนชนิดนี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการทำให้เป็นแร่

คอลลาเจนชนิดที่ 2[α 1 (II)] 3 มีอยู่ในกระดูกอ่อนและก่อตัวในเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่กระดูกอ่อนในระยะเริ่มต้นของการพัฒนา คอลลาเจนประเภทนี้มี 5-hydroxylysine ในปริมาณเล็กน้อย (น้อยกว่า 1%) และมีคาร์โบไฮเดรตในปริมาณสูง (มากกว่า 10%)

คอลลาเจนชนิดที่ 3[α 1 (III)] 3 มีอยู่ในผนังหลอดเลือด ลักษณะเด่นของคอลลาเจนนี้คือมีไฮดรอกซีโพรลีนจำนวนมาก α-chains ประกอบด้วยซิสเทอีน และโมเลกุลคอลลาเจนเองก็มีไกลโคซิเลตอย่างอ่อน

คอลลาเจนชนิด V [α(V)α 2 (V)α 3 (V)] เป็นโมเลกุลลูกผสมที่ประกอบด้วยสายโซ่ต่างๆ ได้แก่ α 1 (V), α 2 (V) และ α 3 (V)

คอลลาเจนไฟบริลลาร์สามารถประกอบด้วยคอลลาเจน 2 ชนิดขึ้นไป ดังนั้นในเนื้อเยื่อบางส่วนจึงมีโมเลกุลไฮบริดที่มีสายคอลลาเจนประเภท V และ XI

ข้าว. 1.3.โครงสร้างของเส้นใยคอลลาเจน: เอ - tropocollagen ประกอบด้วย α . สามตัว - ห่วงโซ่ ; ข -คอลลาเจนไมโครไฟเบอร์จาก tropocollagen 5 แถว; วี -คอลลาเจนไฟบริลที่มีไมโครไฟบริล tropocollagen 9-12

คอลลาเจนที่เกี่ยวข้องกับไฟบริล

คอลลาเจนประเภท IX, XII, XIV มีส่วนเกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ของเยื่อเมือก, กระดูกอ่อนและซีเมนต์ของรากฟัน โปรตีนคอลลาเจนในกลุ่มนี้ไม่สามารถสร้างเส้นใยได้ แต่โดยการจับกับคอลลาเจนไฟบริลลาร์ พวกมันจะจำกัดความยาว ความหนา และทิศทางของเส้นใยคอลลาเจนประเภท I และ II ลักษณะเฉพาะของคอลลาเจนที่เกี่ยวข้องกับไฟบริลคือการมีอยู่ของทั้งโดเมนทรงกลมและไฟบริลลาร์ในโครงสร้าง

α-chains ของคอลลาเจนชนิด IX [α(IX)α 2 (ทรงเครื่อง )α 3 (ทรงเครื่อง)]ประกอบด้วย 3 ไฟบริลาร์และ 4 โดเมนทรงกลม พวกมันเชื่อมโยงกันด้วยพันธะโควาเลนต์ตามขวางกับเส้นใยคอลลาเจนชนิดที่ 2 โมเลกุลคอลลาเจนชนิด IX ยังมีสายโซ่ด้านข้างของไกลโคซามิโนไกลแคนและกลุ่มที่มีประจุบวกจำนวนมาก ดังนั้นโมเลกุลที่มีประจุลบของกรดไฮยาลูโรนิกและคอนโดอิตินซัลเฟตสามารถเชื่อมเข้าด้วยกันได้ คอลลาเจนชนิดที่สิบสองมีปฏิสัมพันธ์ที่คล้ายคลึงกันกับคอลลาเจนไฟบริลชนิดที่ 1 คอลลาเจนชนิดนี้มีการแปลในกระดูกอ่อน ซีเมนต์ และในเยื่อเมือกในช่องปากที่รอยต่อของเยื่อบุผิวที่มีชั้นของเยื่อบุผิว คอลลาเจน Type IX เป็นโปรตีนเมมเบรนที่ ลามิน่า เดนซ่า(แผ่นสีเข้มของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินซึ่งอยู่ที่ขอบกับชั้นหนังแท้ papillary) จับจ้องไปที่เส้นใยคอลลาเจนของชั้นหนังแท้ papillary

คอลลาเจนชนิดไม่มีไฟบริลลาร์

กลุ่มของคอลลาเจนที่ไม่ใช่ไฟบริลลาร์ประกอบด้วยคอลลาเจนโปรตีนชนิด IV, VIII และ X ซึ่งมีความยาวและขนาดต่างกันและสามารถสร้างโครงสร้างไขว้กันเหมือนแห คอลลาเจนชนิด IV ที่พบมากที่สุดรวมถึงในเนื้อเยื่อของช่องปากซึ่งเป็นโปรตีนโครงสร้างหลักของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน คอลลาเจน Type IV ประกอบด้วยสายโซ่ α 1 (IV) และ 2 α 2 (IV) สายเปปไทด์ของคอลลาเจนประเภท IV ไม่ได้รับการดัดแปลงโปรตีนหลังจากการหลั่ง ดังนั้นจึงรักษาโครงสร้างของโดเมนทรงกลมที่ปลาย N และ C (NC 1 , 7S และ NC 2) (รูปที่ 1.4)

ข้าว. 1.4.โครงสร้างของคอลลาเจนชนิด IV เป็นเกลียวสามชั้นของคอลลาเจนโมโนเมอร์ บริเวณปลาย N และ C มีโดเมนทรงกลม 7S, NC 1 และ NC 2

ไม่เหมือนคอลลาเจนไฟบริลลาร์ สาย α ของโมเลกุลคอลลาเจนชนิด IV ประกอบด้วยบริเวณกรดอะมิโน "ที่ไม่ใช่คอลลาเจน" ไม่เพียงแต่ในส่วนปลาย N และ C แต่ทั่วทั้งโมเลกุล โดเมนปลายทาง NC 1 , 7S ของโมโนเมอร์คอลลาเจนมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันในกระบวนการรวมตัวและก่อตัวพันธะแบบ end-to-end ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของไดเมอร์และทริมเมอร์ Supercoiling มีให้โดยการโต้ตอบด้านข้างและการเชื่อมต่อแบบ end-to-end เป็นผลให้เกิดโครงสร้างสามมิติขึ้นซึ่งคล้ายกับตารางที่มีเซลล์หกเหลี่ยมขนาด 170 นาโนเมตร

คอลลาเจน Type X ประกอบด้วย 3 สายโซ่ที่เหมือนกันกับท่าเรือ น้ำหนัก 59 kDa

คอลลาเจนสร้างไมโครไฟบริล

คอลลาเจน Type VI เรียกว่าคอลลาเจนที่สร้างไมโครไฟบริล เนื่องจากเป็นโปรตีนสายสั้น จึงเกิดเป็นไมโครไฟบริลซึ่งอยู่ระหว่างเส้นใยของคอลลาเจนคั่นระหว่างหน้า คอลลาเจนประเภทนี้มีลักษณะเฉพาะจากการมีอยู่ของโดเมนทรงกลมขนาดใหญ่ในสาย α ในบริเวณปลาย N และ C และมีโดเมนเกลียวสามเส้นสั้นระหว่างพวกมัน ในกระบวนการสังเคราะห์ภายในเซลล์ คอลลาเจน 2 โมเลกุลนี้จะรวมกันเป็นไดเมอร์ และเตตระเมอร์จะก่อตัวจากไดเมอร์ ซึ่งหลั่งออกมาจากเซลล์ ภายนอกเซลล์ tetramers จะจับตัวกันแบบ end-to-end เพื่อสร้างไมโครไฟบริล โมเลกุลของคอลลาเจนนี้ประกอบด้วยลำดับต่างๆ มากมาย arg-gli-asp(RGD) ซึ่งให้การยึดเกาะของเซลล์โดยยึดติดกับโปรตีนกาวเมมเบรน - อินทิกริน α 1 β 1 และ α 2 β 1 . นอกจากนี้ คอลลาเจนชนิด VI สามารถจับกับเส้นใยคอลลาเจนคั่นระหว่างหน้า โปรตีโอไกลแคน และไกลโคซามิโนไกลแคน

การสังเคราะห์คอลลาเจน

คอลลาเจนถูกสังเคราะห์และจัดหาให้กับเมทริกซ์นอกเซลล์โดยเซลล์เกือบทั้งหมด การสังเคราะห์และการเจริญเติบโตของคอลลาเจนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนซึ่งเริ่มต้นในเซลล์และสิ้นสุดในเมทริกซ์นอกเซลล์ การรบกวนในการสังเคราะห์คอลลาเจนที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน ตลอดจนระหว่างการแปลและการดัดแปลงหลังการแปล จะมาพร้อมกับการปรากฏตัวของคอลลาเจนที่บกพร่อง เนื่องจากประมาณ 50% ของโปรตีนคอลลาเจนทั้งหมดจะพบในเนื้อเยื่อโครงร่าง และส่วนที่เหลืออีก 40% ในผิวหนังชั้นหนังแท้และ 10% ในสโตรมาของอวัยวะภายใน ความผิดปกติของการสังเคราะห์คอลลาเจนจะมาพร้อมกับพยาธิสภาพเช่น

ระบบกล้ามเนื้อและอวัยวะภายใน. สิ่งนี้ย่อมส่งผลต่อสถานะของเนื้อเยื่อของบริเวณใบหน้าขากรรไกรอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

การสังเคราะห์คอลลาเจนประกอบด้วยสองขั้นตอน บน ระยะภายในเซลล์การแปลและการดัดแปลงหลังการแปลของสายโพลีเปปไทด์เกิดขึ้นและ นอกเซลล์ -การดัดแปลงโปรตีนทำให้เกิดเส้นใยคอลลาเจน (รูปที่ 1.5)

ข้าว. 1.5.การสังเคราะห์คอลลาเจน โครงการสังเคราะห์คอลลาเจน: เอ -ระยะภายในเซลล์, ข -การดัดแปลงโปรตีนนอกเซลล์ ตัวเลขบ่งบอกถึงปฏิกิริยาการสังเคราะห์ 1a -การถอดความ 1b-การแปลของโซ่โปรคอลลาเจน 2 - ความแตกแยกของสัญญาณเปปไทด์ 3 - ไฮดรอกซิเลชันของโพรลีนและไลซีนเรซิดิว 4 - glycosylation ของ 5-hydroxylysine และ asparagine 5 - การก่อตัวของพันธะไดซัลไฟด์ในเปปไทด์ปลาย N และ C 6 - การก่อตัวของเกลียวสามโพรคอลลาเจน 7 - exocytosis ของโมเลกุลโปรตีน 8 - ความแตกแยกของเปปไทด์ N และปลาย, 9 - การประกอบไฟเบอร์แบบปรับได้, 10 - ออกซิเดชันของไลซีนและ 5-ไฮดรอกซีไลซีนต่ออัลลิซิน 11 - การก่อตัวของการเชื่อมโยงข้ามกับการก่อตัวของพอลิเมอร์เปปไทด์ [ตาม Kolman Ya., Rem K.-G., 2000, พร้อมการเปลี่ยนแปลง] เอนไซม์:

1 - โปรคอลลาเจนโพรลีน-4-ไดออกซีเจเนส;

2 - โปรคอลลาเจนไลซิน-5-ไดออกซีเจเนส;

3 - โปรตีน-ไลซีน-6-ออกซิเดส

ขั้นตอนการสังเคราะห์คอลลาเจนภายในเซลล์ . คอลลาเจน α-chains ของเปปไทด์ถูกสังเคราะห์บนพอลิไรโบโซมที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม โซ่เปปไทด์สังเคราะห์ในถังได้รับการดัดแปลงหลังการแปล ซึ่งรวมถึง:

การกำจัดสัญญาณเปปไทด์ของสายโปรคอลลาเจนโดยมีส่วนร่วมของโปรตีเอสเฉพาะ

ไฮดรอกซิเลชันของโพรลีนและไลซีนเรซิดิว ซึ่งเริ่มต้นระหว่างการแปลของสายพอลิเปปไทด์จนถึงการแยกจากไรโบโซม

ปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันถูกกระตุ้นโดย Oxygenases: procollagenprolyl-4-dioxygenase (prolyl-4-hydroxylase), procollagen-prolyl-3-dioxygenase (prolyl-3-hydroxylase) และ procollagenlysyl-5-dioxygenase (lysyl-5-hydroxylase) O 2 และ 2-oxoglutarate ใช้ในปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันและกรดแอสคอร์บิกมีส่วนเกี่ยวข้องเป็นปัจจัยร่วม Proline และ lysine hydroxylases มี Fe 2+ อยู่ในศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ และกรดแอสคอร์บิกซึ่งออกซิไดซ์ได้ง่ายเป็นกรด dehydroascorbic เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาอะตอมของเหล็กในเฟอร์โรฟอร์ม (รูปที่ 1.6)

ข้าว. 1.6.สูตรโครงสร้างของกรดแอสคอร์บิก

ในปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชัน ออกซิเจนหนึ่งอะตอมจะติดกับอะตอมของคาร์บอนที่สี่ในโพรลีนตกค้าง และอะตอมออกซิเจนที่สองจะรวมอยู่ในกรดซัคซินิก ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างดีคาร์บอกซิเลชันของ 2-ออกโซกลูตาเรต (รูปที่ 1.7)

ร่วมกับไฮดรอกซิเลชันของโพรลีน ไฮดรอกซิเลชันของไลซีนตกค้างเกิดขึ้นกับการก่อตัวของ 5-ไฮดรอกซีไลซีน (รูปที่ 1.8)

ต่อจากนั้น เรซิดิวไลซีนที่ถูกไฮดรอกซิเลตได้รับไกลโคซิเลชัน

ด้วยการมีส่วนร่วมของ glycosyltransferases พันธะโควาเลนต์ O-glycosidic จะเกิดขึ้นระหว่างกลุ่ม 5-OH ของไฮดรอกซีไลซีนและกากกาแลคโตสหรือกาแลคโตซิลกลูโคสไดแซ็กคาไรด์ โมเลกุลของ N-acetylglucosamine หรือ mannose ติดอยู่กับกลุ่ม amide ของ asparagine พร้อมกันกับไฮดรอกซิเลชันของโพรลีนจะทำให้เกิดโครงสร้างสามเกลียวของคอลลาเจนที่เสถียร (รูปที่ 1.9)

ข้าว. 1.7.ไฮดรอกซิเลชันของโพรลีนเรซิดิวในสายโปรคอลลาเจน α ด้วยการก่อตัวของ 4-ไฮดรอกซีโพรลีน

ข้าว. 1.8.ไฮดรอกซิเลชันของไลซีนตกค้างในโปร-คอลลาเจน a-chain ด้วยการก่อตัวของ 5-ไฮดรอกซีไลซีน

ไฮดรอกซีโพรลีนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาเสถียรภาพของเกลียวสามชั้นของคอลลาเจนนี้ เนื่องจากกลุ่มไฮดรอกซิลของมันมีส่วนเกี่ยวข้องในการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างสาย α เมื่อเสร็จสิ้นไฮดรอกซิเลชันและไกลโคซิเลชัน โปร-α-chains ทั้งหมดเชื่อมโยงกันโดยพันธะไฮโดรเจน และไดซัลไฟด์บริดจ์ถูกก่อรูปขึ้นในบริเวณของโปรเปปไทด์ที่ปลาย C

ข้าว. 1.9.บริเวณไกลโคซิเลตของสาย α ของโมเลกุลโปรคอลลาเจน

จากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม โมเลกุลโปรคอลลาเจนจะเคลื่อนไปยังอุปกรณ์กอลจิ ซึ่งรวมอยู่ในถุงหลั่งและหลั่งเข้าไปในช่องว่างนอกเซลล์ในองค์ประกอบของมัน

ระยะนอกเซลล์ - การดัดแปลงโมเลกุลโปรคอลลาเจน . ในพื้นที่ระหว่างเซลล์ด้วยการมีส่วนร่วมของเอ็นไซม์โปรตีโอไลติก เปปไทด์ N- และ C-terminal จะถูกแยกออกจากโมเลกุลโปรคอลลาเจนและปล่อยคอลลาเจนสามเกลียว (tropocollagen) ต่อไป กระบวนการประกอบตัวเองของเส้นใยคอลลาเจนซึ่งแก้ไขโดยพันธะโควาเลนต์ระหว่างโมเลกุล (ครอสลิงก์) เกิดขึ้น การก่อตัวของพันธะเหล่านี้เกี่ยวข้องกับไลซีนและ 5-ไฮดรอกซีไลซีนเรซิดิวและอนุพันธ์ของอัลดีไฮด์ของพวกมัน ซึ่งเกิดขึ้นจากการดีอะมิเนชันออกซิเดชัน การแยกตัวออกซิเดชันของไลซีนและ 5-hydroxylysine เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของไลซิลออกซิเดส คุณลักษณะของเอนไซม์นี้คือการปรากฏตัวของ Cu 2+ ในศูนย์ที่ใช้งานอยู่ โมเลกุลไลซิลออกซิเดสถูกสังเคราะห์ในเซลล์เป็นโพรเอ็นไซม์ และหลังจากจับกับไอออน Cu 2+ จะถูกบรรจุในถุงที่ออกจากเซลล์ บนผิวเซลล์ โมเลกุล prolysyl oxidase ผ่านกระบวนการสลายโปรตีนที่จำกัด และในศูนย์ที่ก่อตัวขึ้นด้วยการมีส่วนร่วมของ Cu 2+ ไอออน สารตกค้างของไทโรซีนจะถูกออกซิไดซ์เป็น tyrosine quinone โครงสร้าง quinoid ที่เกิดขึ้นในศูนย์ที่ใช้งานจับไลซีนตกค้างในโมเลกุล procollagen เพื่อสร้างสารตั้งต้นของเอนไซม์ - สารตั้งต้น การแยกตัวของไลซีนเพิ่มเติมเกิดขึ้นตามปฏิกิริยาที่แสดงไว้ในรูปที่ 1.10.

ในขั้นตอนถัดไป อัลลิซินและ 5-ไฮดรอกซีอัลไซน์ถูกควบแน่นร่วมกับเรซิดิวไลซิลและไฮดรอกซีไลซิล การเชื่อมโยงข้ามภายในและระหว่างโมเลกุลจะเกิดขึ้น ในปฏิกิริยา

ข้าว. 1.10.ไลซีนออกซิเดชันในโครงสร้างคอลลาเจน:

1 - การก่อตัวของสารตั้งต้นของเอนไซม์ - สารตั้งต้น 2 - NH 3+ ถูกถ่ายโอนไปยัง tyrosinequinone (LTQ) และไลซีนจะถูกออกซิไดซ์ด้วยการแทนที่ของ allisin จากศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ 3 - โมเลกุล O 2 และ H 2 O เข้าสู่ศูนย์กลางของเอนไซม์และปล่อย NH 3 และ H 2 O 2 ในกรณีนี้ LTQ จะกลับสู่สถานะเดิม (Enz - เอนไซม์)

การควบแน่นของอัลลิซินกับไลซีนตกค้างของสายโซ่อื่น เบสชิฟฟ์จะก่อตัวขึ้น ในกรณีของการรวมตัวของอัลดอลของสารตกค้างของอัลลิไซน์สองตัว จะเกิดพันธะระหว่างโมเลกุลของอัลดอล (ไลซินนอร์ลิวซีน) การก่อตัวของพันธะระหว่างโมเลกุลของอัลดอลแสดงในรูปที่ 1.11.

การควบแน่นของ Aldol เป็นลักษณะของคอลลาเจนของกระดูกและเนื้อฟัน ในขณะที่ฐานของ Schiff นั้นพบได้บ่อยในคอลลาเจนของเอ็น

ประมาณ 25% ของโมเลกุลโทรโพคอลลาเจนจะสลายตัวโดยไม่สร้างเส้นใย ชิ้นส่วนที่เป็นผลลัพธ์ทำหน้าที่ส่งสัญญาณและกระตุ้นการสร้างคอลลาเจน การจัดระเบียบเชิงพื้นที่ของไฟบริลเสร็จสมบูรณ์ด้วยการมีส่วนร่วมของไฟโบรเนกติน โปรตีโอไกลแคน และคอลลาเจนที่เกี่ยวข้องกับไฟบริล

พันธะระหว่างโมเลกุลของ Aldol

ข้าว. 1.11.การเกิดออกซิเดชันของไลซีนและการเกิดพันธะระหว่างโมเลกุลของอัลดอลในปฏิกิริยาของการควบแน่นของอัลดอลของสารตกค้างของอัลลิซินสองชนิด

การละเมิดการสังเคราะห์โปรตีนคอลลาเจนในมนุษย์

การละเมิดใด ๆ ในการสังเคราะห์โปรตีนคอลลาเจนเป็นที่ประจักษ์ในทางคลินิกประการแรกโดยการเปลี่ยนแปลงในระบบ dentoalveolar ในรูปแบบของเลือดออกตามไรฟันการเคลื่อนไหวและการสูญเสียฟันหลายฟันผุ สาเหตุที่ทำให้เกิดการละเมิดการสังเคราะห์โปรตีนคอลลาเจนนั้นแตกต่างกัน - การขาดกรดแอสคอร์บิกในร่างกาย, ไอออน Cu 2+, ความบกพร่องทางพันธุกรรมและภาวะภูมิต้านตนเอง

ไฮดรอกซิเลชันของไลซีนและโพรลีนเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากสำหรับการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ระหว่างโมเลกุลคอลลาเจนและการรวมตัวของเส้นใยคอลลาเจน ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณของกรดแอสคอร์บิก เลือดออกตามไรฟัน โรคที่เกิดจากการขาดกรดแอสคอร์บิก การไฮดรอกซิเลชันของโพรลีนและไลซีนที่ตกค้างในโครงสร้างของโพรคอลลาเจนจะทนทุกข์ทรมาน เป็นผลให้เกิดเรือที่เปราะบางและเปราะ การละเมิดการสังเคราะห์คอลลาเจนในเนื้อและเนื้อฟันนำไปสู่การพัฒนาของฟันผุหลายเส้นเอ็นปริทันต์ต้องทนทุกข์ทรมาน

ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันเกิดขึ้นในการขาด lysylhydroxylase ที่มีมา แต่กำเนิด (Ehlers-Danlo-Rusakov syndrome, type IV) ความสามารถในการละลายสูงของโมเลกุลคอลลาเจนเป็นที่ประจักษ์ในข้อบกพร่องที่มีมา แต่กำเนิดของ lysyl oxidase (Ehlers-Danlos syndrome, type V) หรือการละเมิดการเผาผลาญของทองแดง (โรค Menkes) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการละเมิดการก่อตัวของการเชื่อมโยงระหว่างคอลลาเจน ไมโครไฟเบอร์ สิ่งนี้นำไปสู่การเสื่อมสภาพในคุณสมบัติทางกลของเอ็นปริทันต์, สภาพของเนื้อเยื่อปริทันต์, ความอ่อนแอของผิวหนังและการเกิดข้อบกพร่องในการพัฒนาโครงกระดูกในผู้ที่เป็นโรคนี้

ในผู้ป่วยเบาหวาน เนื่องจากเซลล์ไม่สามารถจับกลูโคสจากพลาสมาในเลือด กระบวนการไกลโคซิเลชันภายในเซลล์ของสายโปรคอลลาเจนจะหยุดชะงัก เมื่อโปรคอลลาเจนเข้าสู่ช่องว่างภายในเซลล์ คาร์โบไฮเดรตจะถูกยึดเกาะด้วยวิธีที่ไม่ใช่เอนไซม์ ซึ่งจะไปขัดขวางโครงสร้างของเส้นใยคอลลาเจนและโปรตีนที่ไม่ใช่คอลลาเจน โรคปริทันต์อักเสบรูปแบบรุนแรงพัฒนาขึ้นซึ่งยากต่อการรักษา ในเด็กที่เกิดจากมารดาที่เป็นโรคเบาหวานขึ้นอยู่กับอินซูลิน จะตรวจพบ hypoplasia ที่เป็นระบบของเนื้อเยื่อฟันแข็ง

การละเมิดโครงสร้างของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินเกิดขึ้นเมื่อแอนติบอดีต่อโปรตีนที่สร้างโครงสร้างสถาปัตยกรรมของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินปรากฏขึ้น (กลุ่มอาการ Goodpasture) หรือการกลายพันธุ์ในยีนที่เข้ารหัส α-chains ของคอลลาเจนชนิด IV (กลุ่มอาการของ Alport) ในรูปแบบของพยาธิวิทยาเหล่านี้พร้อมกับความเสียหายต่อไตและอวัยวะอื่น ๆ รอยโรคที่ไม่ฟันผุของเนื้อเยื่อแข็งของฟัน (เคลือบฟัน hypoplasia การลดปริมาตรและการละเมิดโครงสร้างของเนื้อฟัน) และการเปลี่ยนแปลงความเสื่อมใน สังเกตเนื้อเยื่ออ่อนของช่องปาก

เพื่อศึกษาเมแทบอลิซึมของคอลลาเจนในปัสสาวะและในเลือด ความเข้มข้นของไฮดรอกซีโพรลีน โพรลีน ปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เสื่อมสภาพของคอลลาเจนประเภทที่ 1 - N- และ C-telopeptides ตัวบ่งชี้ลักษณะของการสลายตัวของคอลลาเจนคือการเพิ่มขึ้นของปริมาณของไฮดรอกซีโพรลีนในเลือดและปัสสาวะ เช่นเดียวกับการเพิ่มปริมาณของ N- และ C-telopeptides ในเลือดและปริมาณแคลเซียมที่กำหนดในปัสสาวะใน เช้าก่อนอาหาร. การเพิ่มขึ้นของปริมาณโพรลีนในเลือดบ่งชี้ว่ามีการละเมิดการเจริญเติบโตของคอลลาเจน

นอกจากโปรตีนคอลลาเจนแล้ว เมทริกซ์นอกเซลล์ยังมีโปรตีนที่ไม่ใช่คอลลาเจน เช่น อีลาสติน โปรตีโอไกลแคน ไกลโคโปรตีน เป็นต้น

1.3. โครงสร้างและคุณสมบัติของโปรตีนที่ไม่ใช่คอลลาเจน

อีลาสติน

ในสารระหว่างเซลล์ของผนังหลอดเลือด เนื้อเยื่อปริทันต์ รากของลิ้น ในชั้น submucosal ของริมฝีปากและแก้ม ปอด และผิวหนัง เส้นใยอีลาสตินมีอยู่ในปริมาณมาก ผ้าเหล่านี้มีคุณสมบัติที่สำคัญมาก: สามารถยืดได้หลายครั้งตามความยาวเดิม ในขณะที่ยังคงความต้านทานแรงดึงสูง และกลับสู่สภาพเดิมหลังจากนำผ้าออกแล้ว คุณสมบัติคล้ายยางของเนื้อเยื่อเหล่านี้มาจากโปรตีนอีลาสตินหลัก - ไกลโคโปรตีนที่มีโมล น้ำหนัก 70 kDa

อีลาสตินประกอบด้วยไกลซีน 27%, อะลานีน 19%, วาลีน 10%, ลิวซีน 4.7% การปรากฏตัวของอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำจำนวนมากช่วยป้องกันการสร้างทรงกลมที่เสถียรเป็นผลให้สายโซ่โพลีเปปไทด์อีลาสตินไม่สร้างโครงสร้างทุติยภูมิและตติยภูมิปกติ แต่ใช้โครงสร้างที่แตกต่างกันในเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ด้วยพลังงานอิสระที่เท่ากันโดยประมาณ (รูปที่ 1.12 ).

ข้าว. 1.12.ชิ้นส่วนของสายอีลาสตินโพลีเปปไทด์

เส้นใยอีลาสตินพื้นเมืองถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุลที่ค่อนข้างเล็กเกือบเป็นทรงกลมซึ่งเชื่อมต่อกันเป็นเส้นใยที่มีเส้นใยโดยใช้ตัวเชื่อมขวางที่แข็ง เช่น เดสโมซีนและไอโซเดสโมซีน รวมทั้งไลซินอร์ลิวซีน ไลซีนตกค้าง 4 ตัวเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะข้าม ซึ่ง 3 ในนั้นจะถูกออกซิไดซ์ล่วงหน้ากับอัลดีไฮด์ที่เกี่ยวข้องโดยมีส่วนร่วมของไลซิลออกซิเดส Desmosine และ isodesmosine เกิดจากสิ่งตกค้างของสายโซ่อย่างน้อยสองสาย แต่สามารถก่อตัวขึ้นได้ด้วยสารตกค้างที่อยู่ในสายโซ่สามและสี่สาย ไลซีนตกค้าง 2 ตัวเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไลซินนอร์ลิวซีน (รูปที่ 1.13)

ข้าว. 1.13.ครอสลิงค์ในโครงสร้างของอีลาสติน: อา- เดสโมซีนที่เกิดจากไลซีนสี่ตัว บี- lysinnorleucine เกิดจากไลซีนตกค้าง 2 ตัว

การก่อตัวของการเชื่อมโยงโควาเลนต์ระหว่างสายโซ่เปปไทด์อีลาสตินที่มีโครงสร้างแบบสุ่มช่วยให้เครือข่ายของเส้นใยอีลาสตินสามารถยืดและหดตัวในทุกทิศทาง ซึ่งทำให้พวกมันมีคุณสมบัติของความยืดหยุ่น (รูปที่ 1.14)

การสังเคราะห์และการสลายตัวของอีลาสติน . การสังเคราะห์อีลาสตินเริ่มต้นในไฟโบรบลาสต์ด้วยการก่อตัวของสารตั้งต้นของอีลาสติน ซึ่งเป็นโปรตีนโทรโปอีลาสติน Tropoelastin เป็นโมโนเมอร์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งมีบริเวณที่ชอบน้ำอุดมด้วยไลซีนตกค้าง ในเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ด้วยการมีส่วนร่วมของไลซิลออกซิเดสที่ขึ้นกับทองแดง ไลซีนที่ตกค้างจะถูกออกซิไดซ์ไปยังอัลลิซิน ซึ่งก่อให้เกิดการเชื่อมโยงขวางที่ทำให้โมเลกุลอีลาสตินเสถียร หลังจากเชื่อมขวางแล้ว อีลาสตินจะถือว่าอีลาสตินอยู่ในรูปแบบสุดท้ายนอกเซลล์ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือไม่สามารถละลายได้ มีความคงตัวสูง และมีอัตราการเผาผลาญต่ำ

ในการสลายของอีลาสติน อีลาสเทสของเม็ดเลือดขาวโพลีมอร์โฟนิวเคลียสมีส่วนเกี่ยวข้อง ซึ่งเป็นเอ็นโดเปปติเดสซึ่งส่วนใหญ่กระจายตัว

ข้าว. 1.14.แบบจำลองโครงสร้างของอีลาสติน:

อา- สภาพของการพักผ่อน; บี- สถานะของการยืดตัว

แยกพันธะที่เกิดจากกลุ่มคาร์บอกซิลของกรดอะมิโนอะลิฟาติก มันทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเล็กน้อย (pH 7.5-8.5) และไฮโดรไลซ์ในพื้นที่นอกเซลล์ไม่เพียง แต่อีลาสติน แต่ยังรวมถึงโปรตีนอื่น ๆ - โปรตีโอไกลแคน, เฮโมโกลบิน, คอลลาเจน, อิมมูโนโกลบูลิน กิจกรรมอีลาสเทสยับยั้งโปรตีน α 1 -antitrypsin (α 1 -AT) ปริมาณ α 1 -AT ที่ใหญ่ที่สุดถูกสังเคราะห์โดยตับและพบได้ในเลือด ในเนื้อเยื่อ α 1 -AT ถูกสังเคราะห์โดยมาโครฟาจ

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของอีลาสตินระหว่างกระบวนการทางพยาธิวิทยา

ในการละเมิดการก่อตัวของ desmosines, isodesmosines และ lysine-norleucine ความต้านทานแรงดึงของเนื้อเยื่อยืดหยุ่นลดลงการละเมิดเช่นความบางความง่วงการขยายตัวปรากฏขึ้นนั่นคือคุณสมบัติของพลาสติกจะหายไป การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของอีลาสตินอาจเนื่องมาจากการลดลงของกิจกรรมของไลซิลออกซิเดสในโรคทางพันธุกรรมและโรคที่ได้มา, การขาดทองแดง การละเมิดโครงสร้างของอีลาสตินสามารถแสดงออกได้โดยการเปลี่ยนแปลงของหัวใจและหลอดเลือดในรูปแบบของโป่งพองและการแตกของหลอดเลือดแดงใหญ่, ข้อบกพร่องของลิ้นหัวใจ, โรคปอดบวมบ่อยและภาวะอวัยวะ

อีลาสเทสไม่ทำงานในเนื้อเยื่อเหงือก ด้วยการพัฒนาของการอักเสบจำนวนเม็ดเลือดขาว polymorphonuclear เพิ่มขึ้นและกลายเป็นแหล่งของอีลาสเทส การเพิ่มขึ้นของปริมาณหลังเกิดขึ้นกับพื้นหลังของเนื้อหา α 1 -AT ที่ไม่เปลี่ยนแปลงหรือลดลงในเนื้อเยื่อเหงือก ความไม่สมดุลที่เกิดขึ้นระหว่างเอนไซม์และตัวยับยั้งทำให้เกิดการทำลายเส้นใยยืดหยุ่นในโรคเหงือกอักเสบและโรคปริทันต์อักเสบ

โปรตีโอไกลแคนและไกลโคซามิโนไกลแคน

โปรตีโอไกลแคน- คลาสของโปรตีนที่ซับซ้อนของเมทริกซ์นอกเซลล์ ประกอบด้วยโปรตีนแกน (แกน) ต่างๆ ซึ่งโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เกี่ยวข้องกับสายโซ่ไกลโคซามิโนไกลแคนถูกยึดติดผ่านพันธะ N- และ O-ไกลโคซิดิก (รูปที่ 1.15)

ข้าว. 1.15.โครงสร้างของโปรตีโอไกลแคน

โปรตีโอไกลแคนที่แตกต่างกันมีขนาดโมเลกุล ปริมาณโปรตีนสัมพัทธ์ และชุดของไกลโคซามิโนไกลแคนต่างกัน โปรตีโอไกลแคนมีอยู่ในปริมาณมากในเนื้อฟัน เยื่อกระดาษ ซีเมนต์ เนื้อเยื่อปริทันต์ เยื่อเมือกของช่องปาก (ตารางที่ 1.2)

โปรตีโอไกลแคนบางชนิด - เซอร์ไกลซิน, โปรตีโอไกลแคนเมทริกซ์กระดูกอ่อน, เดโคริน, เวอร์ซิแคน ฯลฯ อยู่ในสถานะที่ละลายน้ำได้และมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในเมทริกซ์นอกเซลล์ โปรตีโอไกลแคนอื่นๆ เช่น ซินเดแคน ถูกแทนด้วยอินทิกรัลเมมเบรน ตาราง 1.2

โปรตีโอไกลแคนและไกลโคซามิโนไกลแคนในเนื้อเยื่อช่องปาก

โปรตีนใด ๆ ซินเดแคนมีทรานส์เมมเบรนนอกเซลล์และโดเมนไซโตพลาสมิก และมีปฏิสัมพันธ์กับโครงร่างโครงร่างของแอคติน ด้านนอก บนผิวเซลล์ ซินเดแคนจับกับไฟโบรเนกตินและส่วนประกอบอื่นๆ ของเมทริกซ์นอกเซลล์

โมเลกุลของไกลโคซามิโนไกลแคนเกี่ยวข้องกับการจับโปรตีโอไกลแคนกับโปรตีนจำเพาะ กลุ่มที่มีประจุลบมีปฏิสัมพันธ์กับอนุมูลที่มีประจุบวกของกรดอะมิโนไลซีนและอาร์จินีนที่อยู่ในบางส่วนของโมเลกุลโปรตีน ด้วยวิธีนี้ ไกลโคซามิโนไกลแคนที่มีซัลเฟตสูงจะจับกับไฟโบรเนกติน

โปรตีโอไกลแคนทำหน้าที่เป็นตัวรับในการประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์ อำนวยความสะดวกในการแนบเซลล์ และควบคุมกระบวนการเจริญเติบโตของเซลล์ พวกมันยังสามารถสร้างสารเชิงซ้อนที่มีโปรตีนบางชนิด เช่น โกรทแฟคเตอร์ ในคอมเพล็กซ์ผลลัพธ์ โปรตีนได้รับการปกป้องจากเอนไซม์สลายโปรตีน คอมเพล็กซ์เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บและหากจำเป็นเท่านั้นปัจจัยการเติบโตจะถูกปล่อยออกมาจากพวกมันและได้รับความสามารถในการแสดงกิจกรรมทางชีวภาพ

ไกลโคซามิโนไกลแคน อยู่ในเฮเทอโรโพลีแซคคาไรด์ เหล่านี้เป็นโครงสร้างเชิงเส้นที่สร้างขึ้นจากหน่วยไดแซ็กคาไรด์ซ้ำ โมเลกุลไดแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยกรดยูริกและน้ำตาลอะมิโน ซึ่งกลุ่มอะมิโนมักจะถูกอะซิติเลต การปรากฏตัวของกลุ่มซัลเฟตและคาร์บอกซิลในไกลโคซามิโนไกลแคนทำให้พวกเขามีประจุลบจำนวนมากและความสามารถในการจับน้ำ เนื่องจากความหนาแน่นสูงของประจุลบบนพื้นผิวของพวกมัน พวกมันจับ Ca 2+ , Na + , K + ไพเพอร์ ดังนั้นจึงมีส่วนร่วมในการเผาผลาญแร่ธาตุ

ไกลโคซามิโนไกลแคนทั้งหมดแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือซัลเฟตและไม่มีซัลเฟต ไกลโคซามิโนไกลแคนที่ไม่มีซัลเฟตประกอบด้วย กรดไฮยาลูโรนิก glycosaminoglycans ที่มีซัลเฟตไม่เกิดขึ้นในรูปแบบอิสระ เมื่อเกี่ยวข้องกับโปรตีนจำนวนเล็กน้อย พวกมันจะสร้างโปรตีโอไกลแคน โครงสร้างของหน่วยไดแซ็กคาไรด์ที่ประกอบเป็นไกลโคซามิโนไกลแคนแสดงในรูปที่ 1.16.

กรดไฮยาลูโรนิก พบในอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ มันถูกสร้างขึ้นจากกากไดแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมต่อด้วยพันธะ β-(1->4)-ไกลโคซิดิก ในทางกลับกัน ชิ้นส่วนไดแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยกรด β-D-glucuronic และสารตกค้าง N-acetyl-(3-D-glucosamine) ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก β- (1-3) กรดไฮยาลูโรนิกมี

ข้าว. 1.16.โครงสร้างของหน่วยไดแซ็กคาไรด์ซ้ำในไกลโคซามิโนไกลแคน

ท่าเรือสูง มวล (นาย 10 5 -10 7 ใช่). ในอวัยวะจำนวนหนึ่ง (ร่างกายน้ำเลี้ยงตา, สายสะดือ, ของเหลวในข้อ) มันอยู่ในรูปแบบอิสระและในกระดูกอ่อนจะสร้างมวลรวมโปรตีโอไกลแคน ในของเหลวร่วม กรดไฮยาลูโรนิกทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่น ซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวข้อต่อ ในกระบวนการพัฒนาตัวอ่อนจะเติมช่องว่างระหว่างเซลล์อำนวยความสะดวกในการเคลื่อนไหวของเซลล์ กรดไฮยาลูโรนิกจะถูกสังเคราะห์ในปริมาณมากในระหว่างการรักษาบาดแผล โดยการผูกมัดน้ำทำให้มีฟังก์ชั่นกั้น

กรดไฮยาลูโรนิกสามารถจับตัวเป็นก้อน จับน้ำปริมาณมาก และสร้างโดเมนได้ ไปยังโดเมนนี้ (กำหนด

พื้นที่) เข้าถึงโมเลกุลหรือไอออนขนาดเล็ก แต่โมเลกุลขนาดใหญ่ (อัลบูมิน อิมมูโนโกลบูลิน) ไม่สามารถเจาะเข้าไปได้ โดเมนสามารถสัมผัส ลดขนาด และแทรกซึมซึ่งกันและกัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดความหนืดสูงของสารละลาย

คอนดรอยตินซัลเฟต มีหน่วยไดแซ็กคาไรด์ซ้ำที่เชื่อมต่อด้วยพันธะไกลโคซิดิก β-(1->4) ไดแซ็กคาไรด์ถูกสร้างขึ้นจากกรดกลูโคโรนิกและซัลเฟต N-acetylgalactosamine ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก (3- (1-3) - ไกลโคซิดิก ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของกลุ่มซัลเฟต chondroitin-4-sulfate และ chondroitin-6-sulfate ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของกลุ่มซัลเฟต หนึ่ง สายโซ่พอลิแซ็กคาไรด์ของคอนดรอยตินซัลเฟตมีหน่วยไดแซ็กคาไรด์ซ้ำประมาณ 40 หน่วย มวลโมเลกุลของคอนดรอยตินซัลเฟตอยู่ในช่วง 10 ถึง 600 kDa แม้จะมีโครงสร้างทางเคมีที่ต่างกันเพียงเล็กน้อย คอนดรอยตินซัลเฟตก็แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในคุณสมบัติทางเคมีกายภาพและการกระจายในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันประเภทต่างๆ คอนดรอยติน -4 -ซัลเฟต ส่วนใหญ่พบในองค์ประกอบของกระดูกอ่อนและเนื้อเยื่อกระดูก กระจกตาของดวงตา และ chondroitin-6-sulfate มีอยู่ในเส้นเอ็น เอ็น สายสะดือ และในกระดูกด้วย

เดอร์มาแทนซัลเฟต - heteropolysaccharide มีโครงสร้างคล้ายกับ chondroitin sulfate ในทางตรงกันข้าม ชิ้นส่วนไดแซ็กคาไรด์ของเดอร์มาตันซัลเฟตมีกรด L-iduronic ตกค้างแทนที่จะเป็นกรด D-glucuronic Dermatan sulfate มีอยู่ในผิวหนัง กระดูกอ่อน เส้นเอ็น และหมอนรองกระดูกสันหลัง หลอดเลือด และลิ้นหัวใจ ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีโอไกลแคนขนาดเล็ก (บิกไลคาแคนและเดโคริน) พบได้ในสารระหว่างเซลล์ของกระดูก กระดูกอ่อน หมอนรองกระดูกและเส้นประสาท Menisci ซึ่งมีส่วนช่วยในการรักษาเสถียรภาพของเส้นใยคอลลาเจน

เคราตันซัลเฟต - ไกลโคซามิโนไกลแคนที่ต่างกันมากที่สุด แตกต่างกันในเนื้อหาทั้งหมดของคาร์โบไฮเดรตและการกระจายในเนื้อเยื่อต่างๆ ไม่เหมือนไกลโคซามิโนไกลแคนอื่นๆ ทั้งหมด เคราตันซัลเฟตมีสารตกค้าง D-galactose แทนที่จะเป็นกรดยูริก ดี-กาแลคโตสเรซิดิวในชิ้นส่วนไดแซ็กคาไรด์ของเคราตันซัลเฟตเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก β-(1->4)-กับเรซิดิวของ N-acetyl-D-กลูโคซามีน-6-ซัลเฟต แฟรกเมนต์ไดแซ็กคาไรด์เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก β-(1->3)

กระจกตาเคราตันซัลเฟต-1 ประกอบด้วยนอกเหนือจากหน่วยไดแซ็กคาไรด์ที่ทำซ้ำ, L-fucose, D-mannose และกรดเซียลิก Keratan sulfate-2 พบได้ในกระดูกอ่อน กระดูก และหมอนรองกระดูกสันหลัง เคราตันซัลเฟตเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีโอไกลแคนขนาดใหญ่ - อาเกรแคนและโปรตีโอไกลแคนขนาดเล็กบางตัวของเมทริกซ์กระดูกอ่อน

เฮปารันซัลเฟต เป็นเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ที่สร้างจากกรดกลูโคโรนิกและ N-acetylglucosamine มีกลุ่ม N-acyl มากกว่าและมีซัลเฟตน้อยกว่า มันเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีโอไกลแคนของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินและเป็นส่วนประกอบคงที่ของผิวเซลล์

โปรตีโอไกลแคนขนาดใหญ่

ถึง โปรตีโอไกลแคนขนาดใหญ่รวมถึงโปรตีนที่มีโมลขนาดใหญ่ มีน้ำหนักมากกว่า 100 สายของไกลโคซามิโนไกลแคน กลุ่มนี้รวมถึง agrecan, versican, neurocan, brevican เป็นต้น คุณลักษณะของพวกมันคือความสามารถในการจับกับคอลลาเจน กรดไฮยาลูโรนิก และรูปแบบการรวมตัวของโปรตีโอไกลแคน

มีโปรตีโอไกลแคนที่มีคอนดรอยตินซัลเฟตขนาดใหญ่อยู่ในซีเมนต์ เยื่อฟัน เยื่อเมือก เนื้อเยื่อกระดูก และผิวหนัง - versican พวกเขาพูด ซึ่งมีมวลประมาณ 1,000 kDa โปรตีนหลักของ versican ประกอบด้วยลำดับกรดอะมิโนที่มีกลู-ไกลฟีนตกค้าง เนื่องจากมีซัลเฟตกรดกลูตามิกและการเชื่อมต่อกับกรดไฮยาลูโรนิกในปริมาณสูง versican ในสภาวะไฮเดรทจึงใช้พื้นที่จำนวนมาก

เมทริกซ์กระดูกอ่อนนั้นมีลักษณะโดยการปรากฏตัวของโปรตีโอไกลแคนขนาดใหญ่อีกตัวหนึ่ง - agrecana (ดูกระดูกอ่อน).

โปรตีโอไกลแคนขนาดเล็ก

โปรตีโอไกลแคนขนาดเล็กมีโปรตีนแกนกลางขนาดเล็กซึ่งมีสายไกลโคซามิโนไกลแคน 1 หรือ 2 สายติดอยู่ โปรตีโอไกลแคนขนาดเล็กรวมถึงโปรตีโอไกลแคนที่อุดมด้วยลิวซีน โปรตีโอไกลแคนที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ และโปรตีโอไกลแคนของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน

โปรตีโอไกลแคนที่อุดมไปด้วยลิวซีน . คุณลักษณะของโปรตีโอไกลแคนขนาดเล็กในตระกูลนี้คือการมีโดเมนที่อุดมด้วยลิวซีน 9-12 โดเมนในบริเวณปลาย C ของโปรตีนหลัก โดเมนเหล่านี้มีคุณสมบัติในการจับคอลลาเจน บริเวณปลาย N มีความแปรผันสูงในลำดับกรดอะมิโนของมัน ซึ่งสัมพันธ์กับไกลโคซามิโนไกลแคน โดเมนของภูมิภาค N-terminal เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของโปรตีนระหว่างกันและกับเซลล์

โปรตีนของตระกูลนี้แสดงโดยเดคโคริน, บิกไลแคน, ไฟโบรโมดูลิน, ลูมิแคน, ออสตีโอเดอริน, ออสตีโอไกลซิน, ออคลูไกลแคน, ออปติกและแอสปอริน

โปรตีโอไกลแคนขนาดเล็ก - ไฟโบรโมดูลิน ลูมิแคน และออสตีโออะเดอรินในบริเวณปลาย N มีสายโซ่ เคราตินซัลเฟตที่กำลังเข้าร่วม หน่อไม้ฝรั่งรวมไปถึงสารตกค้างที่มีซัลเฟต ไทโรซีน.

ไฟโบรโมดูลิน - โปรตีโอไกลแคนที่มีโมล น้ำหนักประมาณ 40 kDa แสดงให้เห็นว่าไฟโบรโมดูลินยึดติดกับเส้นใยคอลลาเจนประเภท II และจำกัดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง

ลูมิแคน โครงสร้างของมันคล้ายกับไฟโบรโมดูลินมาก มีอยู่ในเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อและกระดูกอ่อน ปอด ลำไส้เล็ก กระจกตา มันควรจะเกี่ยวข้องกับการควบคุมการก่อตัวของโครงสร้างคอลลาเจนเรติเคิล

Osteoaderin - โปรตีนที่มีโมล น้ำหนัก 49.1 kDa คุณสมบัติของโปรตีนนี้คือการปรากฏตัวของไทโรซีนตกค้างสี่ชนิด ซึ่งสามตัวอยู่ในบริเวณปลาย N บริเวณปลาย C มีกรดอะมิโนที่มีประจุลบจำนวนมาก โมเลกุล osteoaderin ถูกสังเคราะห์โดยเซลล์สร้างกระดูกที่โตเต็มที่และโดย odontoblasts ถูกกำหนดในชั้นอะมีโลบลาสติกในขั้นตอนของการสุกของเคลือบฟันและเกี่ยวข้องกับกระบวนการทำให้เป็นแร่

เดคโครินและบิกลีแคน ขนาดและโครงสร้างใกล้เคียงกัน แต่การสังเคราะห์อยู่ภายใต้การควบคุมของยีนต่างๆ มล. มวลของ decorin อยู่ที่ประมาณ 130 kDa และของ biglycan นั้นประมาณ 270 kDa โปรตีนหลักของพวกมันมีลำดับกรดอะมิโน 24 อะมิโนที่แปลกประหลาดซึ่งอุดมไปด้วยลิวซีน ซึ่งซ้ำกันในเดโคริน 10 เท่าและ 12 เท่าในบิกไลแคน Biglycan มีซีรีนที่ตำแหน่ง 5 และ 11 และเดคคอร์รินที่ตำแหน่ง 4 ซึ่งช่วยให้ biglycan สามารถติดสายโพลีแซ็กคาไรด์ 2 อัน และตกแต่งเพียงอันเดียว (รูปที่ 1.17) โปรตีโอไกลแคนเหล่านี้มีสายพอลิแซ็กคาไรด์ เดอร์มาตันซัลเฟต Decorin และ biglycan เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ซึ่งสามารถอำนวยความสะดวกโดย (โครงสร้าง 3 อย่างในโปรตีนหลัก) Decorin และอาจ biglycan ได้รับการแสดงให้มีปฏิสัมพันธ์กับ β -เปลี่ยนปัจจัยการเจริญเติบโต (TGF-(3).

การโลคัลไลเซชันของเดคคอร์รินเกิดขึ้นพร้อมกับตำแหน่งของคอลลาเจน หากไม่ทราบจุดประสงค์ของ biglycan ก็แสดงว่าเดโครินมีส่วนเกี่ยวข้องกับคอลลาเจนประเภท I และ II และยังยับยั้งการละลายลิ่มเลือด นอกจากนี้ บิ๊กไลแคนและเดโครินยังให้ปฏิกิริยาระหว่างเซลล์ อีลาสติน และโปรตีนกาว - ไฟโบรเนกตินและลามินิน

โปรตีโอไกลแคนที่เกี่ยวข้องกับเซลล์

ในระหว่างการพัฒนาเซลล์ โปรตีโอไกลแคนขนาดเล็กจะปรากฏขึ้น ซึ่งเรียกว่าโปรตีโอไกลแคนที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ โปรตีนในตระกูลนี้รวมถึง serglycins, syndecans, betaglycins, thrombomodulin, phosphatidylinositol - proteoglycans ที่ทอดสมอ

ข้าว. 1.17.โครงสร้างโดเมนของโปรตีโอไกลแคนขนาดเล็ก: เอ -ตกแต่ง ; ข - biglycan ; วี -ไฟโบรโมดูลิน .

ซินเดแคน ประกอบด้วยโปรตีน 4 ชนิดที่แตกต่างกัน พวกมันเป็นโปรตีโอไกลแคนที่สำคัญและมีโดเมนภายในเซลล์ ทรานส์เมมเบรน และนอกเซลล์ โดเมนนอกเซลล์ของโปรตีนเหล่านี้คล้ายกับโดเมนของโปรตีเอส และสามารถเปิดเยื่อหุ้มเซลล์ และยังมีสายโซ่ต่างๆ ของไกลโคซามิโนไกลแคนที่เชื่อมต่อกับซินเดแคน ดังนั้น syndecans 1 และ 3 จึงประกอบด้วย heparan sulfate และ chondroitin sulfate Syndecan-1 ปรากฏในเซลล์เยื่อบุผิวในระหว่างการพัฒนา syndecan-2 (fibroglycan) ถูกสังเคราะห์โดยเซลล์ไฟโบรบลาสต์และเซลล์ตับ syndecan-3 (N-syndecan) มีอยู่ในเนื้อเยื่อประสาทและกระดูกอ่อนที่กำลังพัฒนา และ syndecan-4 (ryudokan, amphiglycan) มีอยู่ใน endothelium เยื่อบุผิว เซลล์กล้ามเนื้อเรียบ และไฟโบรบลาสต์ของผิวหนัง ซินเดแคนจับคอลลาเจน, ไฟโบรเนกติน, ทรอมโบสปอนดิน, เทนัสซิน และปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์ผ่านโดเมนนอกเซลล์ โดเมนภายในเซลล์ของซินเดแคนจับกับโครงร่างโครงร่างผ่านแอกติน

เซอร์ไกลซิน แยกได้จากถุงน้ำมูก องค์ประกอบของมันขึ้นอยู่กับชนิดเซลล์และความแตกต่างของเซลล์ โซ่ของคอนดรอยติน- และเฮปาแรนซัลเฟตสัมพันธ์กับโปรตีนหลัก คุณสมบัติของโมเลกุลเซอร์ไกลซินคือมีซัลเฟตตกค้างในปริมาณสูง ซึ่งทำให้ทนทานต่อการสลายโปรตีน มล. มวลของเซอร์ไกลซินแตกต่างกันอย่างมาก (60-750 kDa) และพวกเขากล่าวว่า มวลของโปรตีนหลักนั้นในทางปฏิบัติและคงที่ (16-18 kDa)

เป็นที่เชื่อกันว่าเซอร์ไกลซินมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมการทำงานของเอนไซม์ของเม็ดคัดหลั่งและการสร้างความแตกต่างของเซลล์เม็ดเลือด

เซอร์ไกลซินบางชนิดถูกสังเคราะห์โดยเซลล์บุผนังหลอดเลือด และการสังเคราะห์ของพวกมันจะเพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยเนื้อร้ายของเนื้องอกและอินเตอร์ลิวคิน 1α (IL-1α) Serglycine อาจเกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นของเม็ดเลือดขาวในระหว่างกระบวนการอักเสบ เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าร่วมกับโปรตีโอไกลแคนอื่น ๆ พวกมันมีส่วนร่วมในการยึดเกาะและกระตุ้นเซลล์น้ำเหลือง

โปรตีโอไกลแคนเมมเบรนชั้นใต้ดิน

มีการระบุกลุ่มของโปรตีโอไกลแคนที่ต่างกันทั้งหมดที่มีเฮปาแรนซัลเฟตในเยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน โครงสร้างของโปรตีนหลักประกอบด้วยโดเมนทรงกลมที่แยกจากกันด้วยเศษก้าน โดเมนทรงกลมให้การเชื่อมต่อของโปรตีโอไกลแคนเหล่านี้กับคอลลาเจนชนิด IV, ลามินิน และไกลโคโปรตีนอื่นๆ รวมทั้งเซลล์ที่ตั้งอยู่บนเยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน

หลัก ที่มีส่วนผสมของเฮปารันซัลเฟตโปรตีโอไกลแคนเมมเบรนชั้นใต้ดินคือ perlecan . สายโพลีเปปไทด์ ซึ่งประกอบด้วยเรซิดิวกรดอะมิโน 3500 ตัว เชื่อมโยงกับสายเฮปาแรนซัลเฟตสามสายผ่านหมู่ไฮดรอกซิล ซีรีนในภูมิภาค N-terminal แต่ละสายโซ่โพลีแซ็กคาไรด์มีโมโนเมอร์มากถึง 200 ตัว โดเมนทรงกลมประมาณสามโหลถูกกำหนดไว้ในโมเลกุลเพอร์เลแคน คั่นด้วยชิ้นส่วนคล้ายแท่งสั้น ทำให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์และส่วนประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์

การรักษาลักษณะทางชีวกลศาสตร์และสรีรวิทยาของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันนั้นส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยการรักษาสมดุลระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการเสื่อมสภาพของคอลลาเจนและโปรตีโอไกลแคน การสลายและการสังเคราะห์โปรตีโอไกลแคนถูกควบคุมโดย: 1) ฮอร์โมน - somatotropin, thyroxine, อินซูลิน; 2) ไซโตไคน์ - IL-1, cachectins; 3) วิตามินของกลุ่ม A และ C; 4) องค์ประกอบการติดตาม; 5) ปัจจัยการเจริญเติบโต

การสังเคราะห์โปรตีโอไกลแคน

การสังเคราะห์โปรตีโอไกลแคนเริ่มต้นด้วยการสังเคราะห์โปรตีนหลักบนพอลิไรโบโซม ในกระบวนการแปลโปรตีนในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบหยาบ ไตรแซ็กคาไรด์ถูกผูกมัดผ่านกลุ่มเอไมด์ของสารตกค้างแอสพาราจีน โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมโยงกับโดลิคอลซึ่งมีปริมาณแมนโนสสูงทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคโอลิโกแซ็กคาไรด์ หลังจากการเติมโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมโยงกับ N โปรตีนหลักจะผ่านไซโลซิเลชันและฟอสโฟรีเลชัน UDP-ไซโลเสต-

ransferase ซึ่งดำเนินการถ่ายโอนไซโลสตกค้างไปยังกลุ่มไฮดรอกซิลของโปรตีนหลักเป็นหนึ่งในเอ็นไซม์หลักในการสังเคราะห์โปรตีโอไกลแคนทางชีวภาพ กระบวนการเพิ่มเติมของการก่อตัวของสายโซ่ของ glycosaminoglycans เกิดขึ้นในเครื่องมือ Golgi สายโพลีแซ็กคาไรด์ของไกลโคซามิโนไกลแคนถูกสังเคราะห์โดยการเพิ่มโมโนแซ็กคาไรด์ตามลำดับ ซึ่งผู้บริจาคมักจะเป็นน้ำตาล UDP ที่สอดคล้องกัน Glycosyltransferases ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นบนเยื่อหุ้มของอุปกรณ์ Golgi โดยมีส่วนร่วมที่โมเลกุลโปรตีนผ่าน glycosylation (รูปที่ 1.18)

ข้าว. 1.18.การเกาะติดของไกลโคซามิโนไกลแคนกับโปรตีนหลักผ่านไตรแซ็กคาไรด์ที่จับ โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ใช้จับซึ่งประกอบด้วยกาแลกโตสเรซิดิวสองตัวและไซโลสเรซิดิวหนึ่งตัวติดอยู่กับซีรีน, ทรีโอนีนหรือแอสปาราจีนผ่านพันธะ O- หรือ N-ไกลโคซิดิก

UDP-galactosyltransferase I ถ่ายโอนกาแลคโตสเรซิดิวแรกไปยังไซโลส UDP-galactosyltransferase II ถ่ายโอนกาแลคโตสเรซิดิวที่สอง และการก่อตัวของไตรเปปไทด์การจับจะเสร็จสมบูรณ์โดยติดกรดกลูโคโรนิกที่ตกค้างไว้ ปฏิกิริยานี้เร่งปฏิกิริยาโดย UDP-glucuronyltransferase I การสังเคราะห์เพิ่มเติมของสายโซ่โพลีแซ็กคาไรด์จะดำเนินการโดยการเพิ่ม N-acetylgalactosamine (หรือ N-acetylglucosamine, galactose) และกรด glucuronic (หรือ iduronic) ตามลำดับ (รูปที่ 1.19)

การดัดแปลงของสายโซ่ไกลโคซามิโนไกลแคนคือการเกิดซัลเฟต กล่าวคือ การเติมซัลเฟตให้กับ C-4 และ (หรือ) ไปยัง C-6 N-acetylga-

ข้าว. 1.19.การสังเคราะห์คอนดรอยตินซัลเฟตเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีโอไกลแคน เอนไซม์: 1 - UDP-ไซโลซิลทรานสเฟอเรส; 2 - UDP-กาแลคโตซิลทรานสเฟอเรส I; 3 - UDPgalactosyltransferase II; 4 - UDP-กลูคูโรนิลทรานสเฟอเรส I; 5 - UDP-N-อะเซทิลกาแลคโตซามีนทรานสเฟอร์เรส I; 6 - UDP-กลูคูโรนิลทรานสเฟอเรส II; 7 - UDP-N-อะเซทิลกาแลคโตซามีน ทรานสเฟอร์เรส II; 8 - ซัลโฟทรานสเฟอเรส

ข้าว. 1.20.ปฏิกิริยาซัลเฟตของสารตกค้าง N-acetylgalactosamine ระหว่างการสังเคราะห์สายโซ่ chondroitin ซัลเฟต

แลคโตซามีน ซัลเฟตถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลตัวรับโดยซัลโฟทรานสเฟอเรสจำเพาะ (รูปที่ 1.20) ผู้บริจาคของกลุ่มซัลเฟตคือ 3"-phosphoadenosine-5"-phosphosulfate (FAPS)

น้ำตาลอะมิโนและกรดเฮกซูโรนิกสังเคราะห์จากกลูโคส สารตั้งต้นในทันทีของ N-acetylglucosamine และ N-acetylgalactosamine คือฟรุกโตส-6-ฟอสเฟต แหล่งที่มาของกลุ่ม NH2 สำหรับน้ำตาลคือกลูตามีน น้ำตาลอะมิโนที่เป็นผลลัพธ์ถูกอะซิติเลตเพิ่มเติมด้วยอะซีติล-CoA (รูปที่ 1.21)

ข้าว. 1.21.การสังเคราะห์ไกลโคซามิโนไกลแคน

เอนไซม์: 1 - เฮกโซไคเนส; 2 - ฟอสโฟกลูโคไอโซเมอเรส 3 - อะมิโนทรานสเฟอเรส; 4 - อะซิติลทรานสเฟอเรส; 5 - N-acetylglucosamine ฟอสโฟมิวเตส; 6 - UDP-N-อะเซทิลกลูโคซามีน ไพโรฟอสโฟรีเลส; 7 - เอพิเมอเรส; 8 - UDP - กลูโคซามีน pyrophosphorylase; 9 - UDP-glucopyrophosphorylase; 10 - UDPglucose dehydrogenase.

ในปฏิกิริยาอีพีเมอไรเซชัน หลังจากที่รวมกลูคูโรเนตเข้ากับสายโซ่คาร์โบไฮเดรต กรดแอล-อิดูโรนิกจะก่อตัวจากกรดดี-กลูโคโรนิก

การสังเคราะห์ไกลโคซามิโนไกลแคนได้รับอิทธิพลจากโซมาโตโทรปินและกรดเรติโนอิก ซึ่งกระตุ้นการรวมตัวของซัลเฟตเข้าไปในโมเลกุล ในทางตรงกันข้าม การสังเคราะห์กรดไฮยาลูโรนิกและไกลโคซามิโนไกลแคนที่มีซัลเฟตถูกยับยั้งโดยกลูโคคอร์ติคอยด์และฮอร์โมนเพศ

การสลายตัวของโปรตีโอไกลแคน

การสลายตัวของโปรตีโอไกลแคนเป็นกระบวนการทางสรีรวิทยาที่ประกอบด้วยการต่ออายุโมเลกุลขนาดใหญ่นอกเซลล์และภายในเซลล์อย่างสม่ำเสมอ โปรตีเนสและไกลโคซิเดสมีส่วนร่วมในการย่อยสลายโปรตีโอไกลแคน ในขั้นต้น แกนกลางและโปรตีนที่จับกับอนุมูลอิสระและถูกไฮโดรไลซ์ในเมทริกซ์นอกเซลล์โดยเมทริกซ์เมทัลโลโปรตีน - คอลลาเจนเนส เจลาติเนส สโตรมีไลซิน โปรตีเอสแยกโปรตีนหลัก และไกลโคซิเดสจะไฮโดรไลซ์สายโซ่ของไกลโคซามิโนไกลแคนและโอลิโกแซ็กคาไรด์ โปรตีโอไกลแคนทั้งหมดที่มีคอนดรอยตินซัลเฟต เดอร์มาตันซัลเฟต เฮปาแรนซัลเฟต และเคราตันซัลเฟตในตอนแรกจะถูกแยกออกเป็นชิ้นๆ จากนั้น ชิ้นส่วนของโปรตีโอไกลแคนจะถูกเซลล์ตัวอ่อนดูดเข้าไปและถูกย่อยสลายภายในเซลล์ ชิ้นส่วนเหล่านี้สามารถขนส่งด้วยน้ำเหลืองและเลือดไปยังตับ ในเซลล์ตับเกิดไฮโดรไลซิสเพิ่มเติมซึ่งแอสปาร์ตเทิล ซีรีนและโปรตีเอสอื่น ๆ มีส่วนร่วม

การสลายตัวของไกลโคซามิโนไกลแคน

Glycosaminoglycans โดดเด่นด้วยอัตราการเผาผลาญที่สูง: ครึ่งชีวิต (T 1/2) ของพวกมันจำนวนมากอยู่ระหว่าง 3 ถึง 10 วันและสำหรับเคราตันซัลเฟต T 1/2 - 120 วันเท่านั้น การทำลายสายโซ่โพลีแซ็กคาไรด์เกี่ยวข้องกับ exo- และ endoglycosidases (hyaluronidase, (3-glucuronidase, (3-galactosidase, (3-iduronidase))) และ sulfatases

Glycosaminoglycans เข้าสู่เซลล์จากช่องว่างนอกเซลล์โดยกลไกของ endocytosis ซึ่งถุง endocytic ผสานกับ lysosomes เอนไซม์ lysosomal ที่แอคทีฟจะทำการไฮโดรไลซิสของไกลโคซามิโนไกลแคนไปยังโมโนเมอร์อย่างค่อยเป็นค่อยไป ความแตกแยกของ glycosaminoglycans ที่ไม่บุบสลายในเซลล์เริ่มต้นด้วยการสลายตัวเป็นชิ้นส่วนภายใต้การกระทำของ endohexosaminidase และ endoglucuronidase โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสอยู่ภายใต้การกระทำต่อเนื่องของ exoglycosidases และ sulfatases ซึ่งแยกออกจากกัน

โมโนเมอร์จากปลายไม่รีดิวซ์ ดังนั้นการไฮโดรไลซิสของชิ้นส่วนคอนดรอยตินซัลเฟตที่มีสารตกค้าง (รูปที่ 1.22).

ข้าว. 1.22.การสลายคอนดรอยตินซัลเฟต

เอนไซม์: 1 - เอนโดไกลโคซิเดส ; 2 - ซัลเฟต; 3 - β - N-อะเซทิลกาแลคโตส-

มินิเดส; 4 - β - กลูโคโรนิเดส

Hyaluronidase เกี่ยวข้องกับการสลายกรดไฮยาลูโรนิกไปเป็นโอลิโกแซ็กคาไรด์ การไฮโดรไลซิสของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เกิดขึ้นนั้นดำเนินการโดย β-N-acetylglucosaminidase และ β-D-glucuronidase

การสลายของไกลโคซามิโนไกลแคนนอกเซลล์เป็นลักษณะเฉพาะของเฮปาแรนซัลเฟต ซึ่งถูกแยกออกโดยเฮปาราเนสและสังเคราะห์ด้วยเกล็ดเลือดหรือที-ลิมโฟไซต์

Mucopolysaccharidoses

Mucopolysaccharidoses - โรคทางพันธุกรรมขั้นรุนแรงที่เกิดจากข้อบกพร่องในไฮโดรเลสที่เกี่ยวข้องกับแคแทบอลิซึมของไกลโคซามิโนไกลแคน ในไลโซโซมของเนื้อเยื่อซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการสังเคราะห์ไกลโคซามิโนไกลแคนในปริมาณมากที่สุด สะสมไกลโคซามิโนไกลแคนที่ถูกทำลายไม่สมบูรณ์และชิ้นส่วนโอลิโกแซ็กคาไรด์ของพวกมันจะถูกขับออกทางปัสสาวะ mucopolysaccharidoses มีหลายประเภทที่เกิดจากข้อบกพร่องของเอนไซม์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสลายตัวของ glycosaminoglycans

Mucopolysaccharidoses แสดงออกโดยความผิดปกติทางจิตในเด็ก, รอยโรคของระบบหัวใจและหลอดเลือด, ความผิดปกติของโครงกระดูก, เด่นชัดมากในบริเวณใบหน้าขากรรไกร, hypoplasia ของเนื้อเยื่อฟันแข็ง, ขุ่นของกระจกตา, และอายุขัยลดลง (ตาราง 1.3).

ปัจจุบันโรคเหล่านี้ไม่คล้อยตามการรักษา ดังนั้น หากสงสัยว่าเป็นพาหะของยีนที่บกพร่อง ควรทำการวินิจฉัยก่อนคลอด ในกรณีเหล่านี้ จะกำหนดกิจกรรมของ lysosomal hydrolases

1.4. โปรตีนที่ไม่ใช่คอลลาเจนที่มีคุณสมบัติพิเศษ

โปรตีนกาวและสารป้องกันการยึดติด

โปรตีนของเมทริกซ์นอกเซลล์ทำหน้าที่ได้หลากหลาย บางชนิดมีความสามารถในการติดกาวส่วนประกอบของสารระหว่างเซลล์และเซลล์ และโปรตีนเหล่านี้เรียกว่า กาว. ในทางตรงกันข้ามโปรตีนอีกกลุ่มหนึ่งยับยั้งการยึดเกาะของเซลล์และส่วนประกอบนอกเซลล์และเรียกว่า ต่อต้านกาว. ปฏิสัมพันธ์ของเซลล์กับเมทริกซ์นอกเซลล์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและแสดงออกทั้งจากการยึดเกาะที่เพิ่มขึ้นและการอ่อนตัวลง โปรตีนไฟโบรเนกติน, ไวโตเนกติน, ลามินิน, นิโดเจน (เอนแทกติน) และอินทิกรินมีส่วนเกี่ยวข้องกับการยึดเกาะของเซลล์เยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อบุผิว ในทางตรงกันข้าม โปรตีนต้านการยึดเกาะ - tenascin, thrombospondin สามารถเปลี่ยนรูปร่างของเซลล์และแยกออกจากส่วนประกอบของเมทริกซ์นอกเซลล์ได้บางส่วน ในเวลาเดียวกัน การแบ่งโปรตีนดังกล่าวออกเป็นสารยึดติดและสารต้านการยึดติดนั้นค่อนข้างมีเงื่อนไข

ตาราง 1.3โรคที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญบกพร่องของ glycosaminoglycans

ไฟโบรเนกติน - ไกลโคโปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ซึ่งเป็นโปรตีนหลักของเมทริกซ์นอกเซลล์ สังเคราะห์โดยไฟโบรบลาสต์ รูปร่างของโมเลกุลไฟโบรเนกตินอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความแรงของไอออนและ pH ของเมทริกซ์นอกเซลล์ โมเลกุลของไฟโบรเนกตินคือไดเมอร์ที่ประกอบด้วยสายพอลิเปปไทด์ที่คล้ายกันสองสายที่เชื่อมโยงกันโดยปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำและพันธะไดซัลไฟด์สองพันธะ ยูนิตย่อยถูกแบ่งออกเป็นโดเมนที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่งที่สามารถจับกับตัวรับของเซลล์ผ่านทางอินทิกริน เช่นเดียวกับคอลลาเจน ไฟบริน และโปรตีโอไกลแคน การเชื่อมขวางตามขวางผ่านไดซัลไฟด์บริดจ์ โมเลกุลไฟโบรเนกตินก่อตัวเป็นโครงสร้างไฟบริล (รูปที่ 1.23)

ข้าว. 1.23.โครงสร้างของโมเลกุลไฟโบรเนกติน (เอ).แบบจำลองโมเลกุลไฟโบรเนกติน (ข).ตัวเลขระบุโดเมนที่เชื่อมโยง: 1 - เฮปาริน , 2 - เซลล์ , 3 - คอลลาเจน , 4 - โมเลกุลไฟโบรเนกตินอื่นๆ [อ้างอิงจาก Cooper G.M., 2000, พร้อมการเปลี่ยนแปลง]

โมเลกุลไฟโบรเนกตินมีจุดยึดเหนี่ยวของเอ็นไซม์ทรานส์กลูตามิเนส ทรานส์กลูตามิเนสเร่งปฏิกิริยาของการรวมกลูตามีนเรซิดิวของสายโพลีเปปไทด์หนึ่งกับไลซีนเรซิดิวของโมเลกุลโปรตีนอื่น ซึ่งช่วยให้สามารถเชื่อมขวางของโมเลกุลไฟโบรเนกตินระหว่างกัน คอลลาเจน และโปรตีนอื่นๆ โดยพันธะโควาเลนต์ตามขวาง Fibronectin เกี่ยวข้องกับกระบวนการของเซลล์หลายอย่าง รวมถึงการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ การสร้างตัวอ่อน การย้ายถิ่น และการยึดเกาะของเซลล์

อินทิกริน เป็นโปรตีนเฮเทอโรไดเมอร์ที่มีโมล ที่ชั่งน้ำหนัก 100-160 kDa ซึ่งอยู่บนพลาสมาเมมเบรนของเซลล์และประกอบด้วยทรานส์เมมเบรน a- ที่ไม่มีพันธะโควาเลนต์สองตัว และ (หน่วยย่อย 3 ตัว) สำหรับการทำงานของอินทีกริน การมีอยู่ของไอออนไดวาเลนต์ (Ca 2+ หรือ Mg 2+) เป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากการผูกมัดของ Ca 2+ cation ช่วยให้ส่วนปลาย N α- และ (หน่วยย่อย 3 หน่วยเพื่อเชื่อมต่อกันและแนบกับเมทริกซ์นอกเซลล์ พวกเขาสามารถรับรู้ RGD เปปไทด์ในโปรตีนเมทริกซ์ ( arg-gli-asp).

ตระกูลอินทิกรินประกอบด้วยตัวรับ 20 ชนิดที่มีความจำเพาะต่างกัน ความหลากหลายนี้มาจากความแตกต่างในโครงสร้าง α- และ (3-chains. 9 สายพันธุ์ของ α-chains และ 14 (3-subunits) ถูกอธิบายไว้ โดย integrin chain แต่ละอันจะข้ามผ่าน membrane ครั้งเดียว ทั้งสอง integrin chains มีโดเมน extracellular ขนาดใหญ่ โดเมนเหล่านี้ให้การยึดเกาะของเซลล์กับเซลล์และส่วนประกอบของ เมทริกซ์นอกเซลล์ - คอลลาเจน, ไฟโบรเนกติน, ไวโตเนกติน, ลามินิน (รูปที่ 1.24)

เนื่องจากการปฐมนิเทศของเยื่อหุ้มเซลล์ integrins ส่งสัญญาณจากเมทริกซ์นอกเซลล์ไปยังโครงร่างโครงร่าง integrins ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับบริเวณปลาย C ของ cytoplasmic ที่มีโปรตีนที่จับกับ actin ของเซลล์ เมื่อจับลิแกนด์ ยูนิตย่อย β ของอินทิกรินการจับจะโต้ตอบกับโปรตีนที่เรียกว่า

ข้าว. 1.24.ปฏิสัมพันธ์ของอินทิกรินกับโปรตีนแอคตินของโครงร่างโครงร่างและเมทริกซ์นอกเซลล์ [อ้างอิงจาก Campbell N. A. , Reece J. B. , 2002 พร้อมการเปลี่ยนแปลง]

สิ่งที่แนบมา kami - talin และ α-actinin ซึ่งจะเริ่มต้นการรวมตัวของโปรตีนที่เชื่อมต่ออื่น ๆ ดังนั้นอินทิกรินจึงจับกับเส้นใยแอคติน เส้นใยแอคตินสามารถเปลี่ยนแปลงทิศทางของโมเลกุลไฟโบรเนกตินที่หลั่งออกมาในเมทริกซ์นอกเซลล์ได้ ในเวลาเดียวกัน เมทริกซ์นอกเซลล์สามารถมีอิทธิพลต่อการจัดระเบียบของโครงร่างโครงร่างในเซลล์เป้าหมาย ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่ามีการส่งสัญญาณแบบสองทาง การรวมตัวของอินทิกรินกับลิแกนด์และการบรรจบกันของเซลล์มีความจำเป็นสำหรับการจัดเรียงใหม่ของเมมเบรนชั้นใต้ดิน

การทำงานร่วมกันของอินทิกรินกับโปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์ในบางกรณีจะป้องกันการตายของเซลล์ การสูญเสียอินทิกรัลบางส่วน (ในเต้านม มะเร็งต่อมลูกหมาก มะเร็งลำไส้) หรือส่วนเกิน (ในมะเร็งผิวหนัง มะเร็งเซลล์ squamous ของช่องปาก ช่องจมูก กล่องเสียง) เกี่ยวข้องกับมะเร็งในระดับสูง

ดังนั้นข้อมูลที่อินทิกรินส่งจากเมทริกซ์นอกเซลล์ไปยังเซลล์จะกระตุ้นการยึดเกาะและการย้ายถิ่นของเซลล์เนื้องอกในบางกรณี และนำไปสู่ความตายในเซลล์อื่นๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง integrins มีบทบาทเป็น "สวิตช์" ที่กำหนดชะตากรรมต่อไปของเซลล์เนื้องอก

ลามิเนต - ตัวแทนของตระกูลกาวไกลโคโปรตีน c โมล น้ำหนัก 850 kDa. โมเลกุลของลามินินเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มีความยืดหยุ่นขนาดใหญ่ประกอบด้วยยาว α-, β 1 -, β 2 -สายโซ่โพลีเปปไทด์ที่เกี่ยวข้องในรูปแบบของกากบาทแบบอสมมาตรและยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะไดซัลไฟด์ แต่ละสายมีขอบเขตการทำงานหลายโดเมนที่สามารถจับกับคอลลาเจนชนิด IV, เฮปาแรนซัลเฟต, เอนแทกติน (นิโดเจน) และตัวรับที่ผิวเซลล์ Laminins ติดเซลล์เยื่อบุผิวกับเยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน (รูปที่ 1.25)

ในระยะแรกของ morphogenesis เยื่อหุ้มชั้นใต้ดินประกอบด้วยโครงข่ายลามินินเป็นส่วนใหญ่ และไม่มีคอลลาเจนชนิด IV (หรือมีเพียงเล็กน้อย)

แผ่นลามินินในเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินมีความซับซ้อนด้วยโปรตีนนิโดเจน ซึ่งเชื่อมต่อด้วยโดเมนปลาย C กับลามินินแบบ 3 สาย (สายโซ่ 2 เส้น) บริเวณปลาย N ของนิโดเจนประกอบด้วยโดเมนทรงกลมสองโดเมน ซึ่งหนึ่งในนั้นผูกกับประเภท IV คอลลาเจนและโปรตีนโปรตีโอไกลแคนเพอร์ลีแคนหลัก ดังนั้น ลามินินร่วมกับนิโดเจนจึงจัดโครงสร้างโครงสร้างของส่วนประกอบเมมเบรนชั้นใต้ดิน

ข้าว. 1.25.โครงสร้างของลามินิน [ตาม Cooper G.M. , 2000 ที่มีการเปลี่ยนแปลง]

Laminins ช่วยให้แน่ใจถึงการย้ายถิ่นของเซลล์เยื่อบุผิวและมีส่วนร่วมในการสร้างฟัน, การผูกเนื้อเยื่อปริทันต์กับซีเมนต์ของรากฟัน, การสร้างเยื่อเยื่อบุผิวบนพื้นผิวของเนื้อเยื่อเยื่อกระดาษในระหว่างการก่อตัวของติ่งเนื้อ

Vitronectin - ไกลโคโปรตีนที่พบในพลาสมาเลือดและเมทริกซ์นอกเซลล์ Vitronectin ทำปฏิกิริยากับ glycosaminoglycans, คอลลาเจน, plasminogen, ตัวรับ urokinase โดยการรักษาเสถียรภาพของรูปแบบการยับยั้งของตัวยับยั้งการกระตุ้นพลาสมิโนเจน 1 (โปรตีน) จะควบคุมการเสื่อมสภาพของเมทริกซ์ สารเชิงซ้อนของเฮปารินและทรอมบิน-แอนติโทรมบิน III มีส่วนเกี่ยวข้องกับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันและการควบคุมการแข็งตัวของเลือดผ่านการผูกมัดของไวโทรเนกตินกับสารเสริมเฮปาริน สายโพลีเปปไทด์ของไวโตรเนกตินมีลำดับกรดอะมิโน RGD ซึ่งช่วยให้เกิดปฏิกิริยากับ α วี β รีเซพเตอร์ 3-integrin และการมีส่วนร่วมในสิ่งที่แนบมา การแพร่กระจาย และการเคลื่อนไหวของเซลล์

เทนัสซิน และ thrombospondin - ไกลโคโปรตีนที่มีคุณสมบัติยึดติดและต้านการยึดติด Tenascin และ thrombospondin มีบทบาทบางอย่างในการสร้างตัวอ่อนและ morphogenesis โปรตีนเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเซลล์ภายใต้สภาวะต่างๆ ในหลอดทดลองซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของเซลล์ในวัฒนธรรม มีส่วนช่วยในการปรับโครงสร้างโครงร่างโครงร่างโครงร่างของโครงร่างเซลล์ของแอคตินโดยการเปลี่ยนหน้าสัมผัสของกาวที่มีปัจจัยโปรตีนที่ช่วยให้เซลล์เคลื่อนที่ได้ Tenascin และ thrombospondin ก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่มีโปรตีโอไกลแคน และเมื่อ tenascin จับกับ chondroitin ซัลเฟต คุณสมบัติของกาวของโปรตีโอไกลแคนจะเปลี่ยนไป

เทนัสซิน - oligomeric glycoprotein กับโมล มีน้ำหนักมากกว่า 100 kDa โมเลกุลของโปรตีนนี้มีโครงสร้างโมเสค และลำดับกรดอะมิโนคล้ายกับปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนัง Tenacin มีโดเมนที่จับกับแคลเซียม

ทรอมโบสปอนดิน - ไกลโคโปรตีนที่แสดงคุณสมบัติต้านการยึดเกาะในเซลล์บุผนังหลอดเลือดและไฟโบรบลาสต์ เนื่องจากมี (การเปลี่ยนรูป 3 และปัจจัยการเจริญเติบโตของเกล็ดเลือด) ทำให้พันธะของโมเลกุลเมทริกซ์ต่อกันอ่อนแอลง

Thrombospondin ยังแสดงคุณสมบัติการยึดติดเมื่อทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของ integrins, glycoproteins, heparan sulfate และ

ไกลโคลิปิด โดเมนทรงกลมที่อยู่ในบริเวณปลาย N- และ C ส่งเสริมการจับของแคลเซียมกับเฮปาริน หลังจากนั้น thrombospondin จะโต้ตอบกับคอลลาเจน ไฟโบรเนกติน ไฟบริโนเจน ลามินิน และพลาสมิโนเจน

นอกจากโปรตีนกาวที่เกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบของสารเชิงซ้อนซูปราโมเลคิวลาร์ของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์แล้ว เนื้อเยื่อยังมีไกลโคโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยการเจริญเติบโต

ปัจจัยการเจริญเติบโต

ปัจจัยการเจริญเติบโตมักเป็นโพลีเปปไทด์ขนาดเล็กที่กระตุ้นหรือยับยั้งการเพิ่มจำนวนของเซลล์บางชนิด ตามกฎแล้วพวกมันจะถูกหลั่งโดยเซลล์หนึ่งเซลล์และดำเนินการกับเซลล์อื่น แม้ว่าบางครั้งจะเกิดขึ้นที่พวกเขากระทำในเซลล์เดียวกันกับที่หลั่งออกมา ปัจจัยการเจริญเติบโตจะผูกมัดกับตัวรับจำเพาะที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นบนผิวเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์เป้าหมาย ปัจจัยการเจริญเติบโตส่วนใหญ่กระตุ้นไคเนสโปรตีนไทโรซีนในเซลล์ และมีเพียง TGF-(3) เท่านั้นที่กระตุ้นไคเนสโปรตีนทรีโอนีน

การเปลี่ยนแปลงปัจจัยการเจริญเติบโต (TFR-(3) - ตระกูลไกลโคโปรตีนรวมถึงโปรตีน 6 ชนิด เป็นไดเมอร์ที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เหมือนกันสองหน่วย โปรตีน TGF-(3) ถูกสังเคราะห์เป็นสารตั้งต้น คัดหลั่งในรูปแบบที่ไม่ออกฤทธิ์ และกระตุ้นโดยการสลายโปรตีนที่จำกัด

ตัวรับ TGF สามประเภทถูกระบุบนเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ระเบิด ตัวรับประเภทที่สามคือโปรตีโอไกลแคนบนพื้นผิวและให้การเข้าถึง TGF-(3) กับตัวรับประเภทที่หนึ่งและที่สองซึ่งหลังจากผูกมัดกับ TGF- (3) จะสร้างเฮเทอโรไดเมอร์ที่มีกิจกรรมของโปรตีนไคเนส เป็น autophosphorylated ที่ serine และ threonine ตกค้าง ถัดไป cytoplasmic โปรตีนคือ phosphorylated ซึ่งเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณไปยังนิวเคลียสซึ่งยีนการถอดรหัสถูกกระตุ้นด้วยกลไกนี้ การสังเคราะห์โปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์ เช่น คอลลาเจนชนิดที่ 1 และเมทัลโลโปรตีน เปิดใช้งาน

นอกจากนี้ TGF-(3) ยังทำหน้าที่เป็นปัจจัยเคมีสำหรับ monocytes และ fibroblasts ยับยั้งการแพร่กระจายและการทำงานของ T- และ B-lymphocytes และ endothelial cells ท่ามกลางเครือข่ายที่ซับซ้อนของ cytokines ที่มีอิทธิพลต่อการทำงานของ odontoblasts ในกระบวนการ ของการสร้างเนื้อฟันใหม่ TGF มีบทบาทสำคัญ -(3 ซึ่งทำหน้าที่

มันทำหน้าที่เป็นยากดภูมิคุ้มกันที่มีประสิทธิภาพและตัวกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์ TFR- β รักษาสภาวะสมดุลในเนื้อเยื่อเนื้อฟันระหว่างการอักเสบ

โปรตีนกระดูกมอร์โฟเจเนติก (มาบุญครอง) -ไกลโคฟอสโฟโปรตีนที่เป็นกรดซึ่งอุดมไปด้วยซีรีนและไกลซีนซึ่งมีพันธะไดซัลไฟด์สามพันธะ การฟื้นฟูพันธะซัลไฟด์ทำให้เกิดการปิดใช้งาน MBC ในเนื้อฟันจะหลั่งออกมาเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกโดย odontoblasts เพื่อสร้างเนื้อฟันทดแทน MBC มีบทบาทอย่างมากในเนื้อเยื่อกระดูกและกระตุ้นการสร้างความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิดให้เป็นเซลล์สร้างกระดูก

ปัจจัยการเจริญเติบโตของบุผนังหลอดเลือด (ฟรี) -ไกลโคโปรตีนที่จับเฉพาะกับเซลล์บุผนังหลอดเลือดและกระตุ้นการงอกของพวกมัน

นอกจากนี้ EGF สามารถกระตุ้นโปรตีนจำเพาะ รวมทั้งไคเนสคอมเพล็กซ์ ผลลัพธ์ของโปรตีน phosphorylated ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของเซลล์ ดังนั้นเมื่อเนื้อฟัน เนื้อเยื่อกระดูก เยื่อเมือก ปริทันต์ และเนื้อเยื่ออื่น ๆ ของช่องปากได้รับความเสียหายภายใต้อิทธิพลของ EGF เซลล์จะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว เพิ่มขึ้น และแยกความแตกต่างด้วยการกระตุ้นของอัลคาไลน์ฟอสฟาเตส .

EGF ทำให้เกิดการขยายตัวของหลอดเลือด ซึ่งเป็นภาวะที่สำคัญในการรักษาการไหลเวียนของเลือดในเนื้อเยื่อระหว่างการอักเสบ นอกจากนี้ยังเพิ่มการสังเคราะห์ IL-1 ซึ่งเป็นปัจจัยเนื้อร้ายของเนื้องอก (TNF) ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อการขยายหลอดเลือดในกระบวนการทางพยาธิวิทยา ระเบียบของกระบวนการของปัจจัยการเจริญเติบโตของบุผนังหลอดเลือดจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของแรงดันออสโมติก, ความเจ็บปวดและการเปลี่ยนแปลงในเนื้อเยื่อกลับไม่ได้

ปัจจัยการเจริญเติบโตคล้ายอินซูลิน (เอฟเอ็มไอ)มันมีผล autocrine และ paracrine สันนิษฐานว่ามีส่วนร่วมในการเติบโตอย่างรวดเร็วของเซลล์การสร้างความแตกต่างและการทำให้เป็นแร่ของเนื้อเยื่อแข็งของฟัน

ปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์ (เอฟอาร์เอฟ) -ตระกูลของพอลิเปปไทด์ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้าง แทนด้วยโปรตีนเก้าชนิด มล. มวลของรูปแบบต่างๆ ของ FGF มีตั้งแต่ 168 ถึง 250 kDa มากถึง 50% ของลำดับกรดอะมิโนของโมเลกุลปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์สอดคล้องกับโครงสร้างของปัจจัยการเจริญเติบโตของบุผนังหลอดเลือด เปปไทด์ทั้งสองนี้ยังแสดงความสัมพันธ์ที่คล้ายคลึงกันกับเฮปารินและทำให้เกิดการขยายตัวของหลอดเลือด ปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์เกี่ยวข้องกับการเติบโตและการสร้างความแตกต่างของไฟโบรบลาสต์ระหว่างการก่อตัวของแคปซูลที่มีเส้นใยรอบจุดโฟกัสของการอักเสบ

ปัจจัยการเจริญเติบโตของเส้นประสาท (FRN) -ตระกูลโปรตีนที่กระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์เนื้อเยื่อประสาท เซลล์มนุษย์เกือบทั้งหมดสังเคราะห์ปัจจัยนี้ ปัจจัยการเจริญเติบโตของเส้นประสาทมีส่วนเกี่ยวข้องกับการฟื้นตัวอย่างรวดเร็วของพื้นที่ที่เสียหายอันเนื่องมาจากการเติบโตของซอนจากเส้นประสาทที่เสียหายหรือจากเส้นใยประสาทที่ไม่บุบสลายในบริเวณใกล้เคียง ดังนั้น NGF อาจมีบทบาทสำคัญในการตอบสนองของเซลล์ประสาทต่อการบาดเจ็บ การปล่อย NGF เข้าสู่ช่องปากด้วยน้ำลายช่วยกระตุ้นการรักษาบริเวณที่เสียหายของเยื่อเมือก

ปัจจัยการเจริญเติบโตของตับ (เยอรมนี)กระตุ้นการเพิ่มจำนวนเซลล์ในเนื้อเยื่อต่างๆ อาจเกี่ยวข้องกับการรวมตัวของเซลล์ในกรณีที่เนื้อเยื่อเสียหาย รวมทั้งในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเนื้อเยื่อฟัน

ปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนัง (อีเอฟอาร์) -โปรตีนที่มีโมล น้ำหนัก 70 kDa แยกแยะ α - และ β-form EGF มันมีผลต่อเซลล์ ectoderm: keratinocytes ผิวหนัง, epitheliocytes ของเยื่อเมือกของช่องปาก, หลอดอาหาร, คอหอย, เช่นเดียวกับ mesoderm: chondrocytes, endothelium หลอดเลือด ปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนังชั้นนอกช่วยกระตุ้นการสร้างความแตกต่างของโอดอนโทบลาสต์และเพิ่มการสังเคราะห์ DNA ในตัวพวกมันในเวลาที่เนื้อเยื่อทันตกรรมสุก เมื่ออายุมากขึ้น EGF จะยับยั้งการแบ่งตัวของโอดอนโทบลาสต์ ลดการสังเคราะห์คอลลาเจนประเภทที่ 1 และลดการทำงานของอัลคาไลน์ฟอสฟาเตส การผลิต EGF ได้รับอิทธิพลจากฮอร์โมน steroid, thyroxine และ progesterone

ปัจจัยการเจริญเติบโตของเกล็ดเลือด (เอฟอาร์ที)ส่งผลกระทบต่อหลายเซลล์ กระตุ้นการสังเคราะห์อัลคาไลน์ฟอสฟาเตสและโปรตีโอไกลแคนในเซลล์โอดอนโทบลาสต์ของเยื่อฟันและเนื้อเยื่อกระดูก

1.5. การสลายตัวของโปรตีนในเมทริกซ์ระหว่างเซลล์

การเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อเกี่ยวข้องกับการสร้างความแตกต่างและการย้ายถิ่นของเซลล์ เซลล์ที่เข้าสู่เส้นทางแห่งการสร้างความแตกต่างย่อมตายไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เซลล์ใหม่ที่เกิดขึ้นใหม่เริ่มสังเคราะห์โปรตีนใหม่ซึ่งบางส่วนเข้าสู่เมทริกซ์

ในแคแทบอลิซึมของโปรตีนในเซลล์และเมทริกซ์นอกเซลล์ บทบาทหลักถูกกำหนดให้กับเมทริกซ์เมทัลโลโปรตีน (MMPs, เมทริกซ์) ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา MMP มีบทบาทสำคัญในกระบวนการสร้างรูปร่าง การเปลี่ยนแปลง และการสลายตัวของเนื้อเยื่อ เมทริกซ์แสดงการกระทำของพวกเขาในเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ ศูนย์กลางที่แอคทีฟของเอนไซม์เหล่านี้ประกอบด้วยแคลเซียมหรือสังกะสี ดังนั้นจึงถูกเรียกว่าเมทัลโลโปรตีนสังกะสีเมทริกซ์ที่ขึ้นกับ Ca 2+ รู้จักกันมากขึ้น

โปรตีนเมทัลโลโปรตีน 20 ชนิดแตกต่างกันในด้านความจำเพาะของซับสเตรตและคุณสมบัติอื่นๆ ตามการจัดโครงสร้างและความจำเพาะของพื้นผิว มีการระบุกลุ่มย่อยหลักสี่กลุ่มของ MMP:

คอลลาเจน -กระตุ้นการไฮโดรไลซิสของบริเวณเกลียวของคอลลาเจนประเภท I, II และ III;

เจลาติเนส -ไฮโดรไลซ์ชนิด IV คอลลาเจนชั้นใต้ดินเมมเบรน;

สโตรมีไลซิน -แยกโปรตีนแกนกลางของโปรตีโอไกลแคนและโปรตีนเมทริกซ์กาวจำนวนหนึ่ง

เมทัลโลอีลาสเทส - สลายอีลาสติน

คอลลาเจนที่เกี่ยวข้องกับ MMP-1 และ MMP-13 เกี่ยวข้องกับการสลายตัวของคอลลาเจนพื้นเมือง ซึ่งครึ่งชีวิตจะวัดเป็นสัปดาห์หรือเดือน Collagenases ตัดผ่านทั้งสามเปปไทด์ α - สายโซ่ของโมเลกุลคอลลาเจนพื้นเมืองในบริเวณที่เป็นเกลียว ประมาณ 1/4 ของระยะห่างจากปลาย C ระหว่างสารตกค้างของไกลซีนและลิวซีน (หรือไอโซลิวซีน) ชิ้นส่วนคอลลาเจนที่เกิดขึ้นจะละลายได้ในน้ำและเสียสภาพ หลังจากนั้นพันธะเปปไทด์ของพวกมันจะพร้อมใช้งานสำหรับการไฮโดรไลซิสโดยเปปไทเดสอื่นๆ

ไฮโดรไลซิสของคอลลาเจนเมมเบรนชั้นใต้ดินเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของเจลาติเนส (MMP-2, MMP-9) การจับเจลาตินและคอลลาเจนโดยเจลาติเนสเกี่ยวข้องกับโดเมนไฟโบรเนกตินซึ่งมีอยู่ในโครงสร้างของบริเวณปลาย N ของเอนไซม์

เอ็นไซม์อีกสองชนิด - stromelysin -1 (MMP-3) และ stromelysin - 2 (MMP-10) แยกโปรตีนหลักของโปรตีโอไกลแคนและโปรตีนกาวจำนวนหนึ่งของเมทริกซ์นอกเซลล์ (ตารางที่ 1.4)

กิจกรรมของเมทริกซ์เมทัลโลโปรตีนเพิ่มขึ้นด้วยการทำลายของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ซึ่งพบได้ในหลายโรค - โรคปริทันต์อักเสบเยื่อกระดาษอักเสบแผลเรื้อรังการบุกรุกและการแพร่กระจายของเนื้องอกเป็นต้น

ระเบียบของกิจกรรมของเมทริกซ์ metalloproteinases

กิจกรรมของเมทริกซ์เมทัลโลโปรตีนอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างต่อเนื่อง

ประการแรกพวกมันถูกสังเคราะห์เป็นพรีโพรเอนไซม์ เปปไทด์ส่งสัญญาณให้การหลั่งโดยตรงของโมเลกุล และหลังจากความแตกแยก โพรเอ็นไซม์จะก่อตัวขึ้น โพรเอ็นไซม์ประกอบด้วยลำดับกรดอะมิโนซึ่งซิสเทอีนตกค้างจับกับโมเลกุล Zn 2+ ซึ่งอยู่ในศูนย์กลางการทำงาน ต่อจากนั้น หลังจากการแตกแยกของโพลีเปปไทด์ รูปแบบแอคทีฟที่ก่อรูปของ MMP ประกอบด้วยโดเมนหลักสองโดเมน โดเมนปลาย N ประกอบด้วยขอบสังกะสี

ประเภท MMP	เอนไซม์	มล. น้ำหนัก, kDa	แยกส่วนประกอบ
MMP-1	คอลลาเจนเนสของสถาบัน		คอลลาเจน I, II, III, VII, VIII, X ชนิด เจลาติน โปรตีโอไกลแคน
MMP-2	เจลาติเนส A		เจลาติน, คอลลาเจน IV, V, VII, X, XI ประเภท, ไฟโบรเนกติน, อีลาสติน, โปรตีโอไกลแคน
MMP-9	เจลาติเนส B		เจลาติน คอลลาเจน IV ชนิด V อีลาสติน โปรตีโอไกลแคน
MMP-3	สโตรเมลิซิน-1		อีลาสติน, โปรตีโอไกลแคน, ลามินิน, ไฟโบรเนกติน, ชนิดที่ IV, VII, คอลลาเจนทรงเครื่อง, โปร MMP-1
MMP-7	Matrilysin		โปรตีโอไกลแคน, ลามินิน, เจลาติน, ไฟโบรเนกติน, คอลลาเจนชนิดที่สี่, proMMP-1, -7, -8, -9
MMP-12	โลหะ lo elastase		อีลาสติน
MMP-13	คอลลาเจนเนส-3		คอลลาเจนชนิด I, II, III, เจลาติน
MMP-14	เมมเบรนชนิด MMP		คอลลาเจนชนิด I, II, III, proMMP- 2, -13 (ชนิดเมมเบรน)

ตำแหน่งในการจับซึ่ง Zn 2+ ถูกจับโดยฮิสทิดีนเรซิดิวสามตัวและมีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยา ในการเร่งปฏิกิริยานอกเหนือจากสังกะสีแล้วยังมีส่วนตกค้างของกรดกลูตามิก โดเมนที่ปลาย C มีหน้าที่จับกับซับสเตรตและสารยับยั้ง MMP ระหว่างโดเมนปลาย N และ C เป็นโดเมนการจับขนาดเล็ก ซึ่งให้ความจำเพาะของซับสเตรต (รูปที่ 1.26, A)

โปรตีเอสหลายชนิดเกี่ยวข้องกับการแตกแยกของสัญญาณเปปไทด์ ดังนั้นโปรตีเอสพลาสมินโปรตีเนสคล้ายทริปซิน, เมมเบรนเมทัลโลโปรตีเนส proMMP-2, proMMP-9 เจลาติเนส A มีส่วนร่วมในปฏิกิริยากระตุ้นของ proMMP-1 และ proMMP-3 เกิดเอนไซม์ที่ใช้งาน (รูปที่ 1.26, B)

ข้าว. 1.26.โครงสร้างของ proMMP-1: เอ -การกระตุ้นของเอนไซม์เกิดขึ้นจากการแตกแยกของโปรเปปไทด์สัญญาณ ข -โปรตีเอสหลายชนิดเกี่ยวข้องกับการสลายโปรตีนที่จำกัดของ proMMPs

ประการที่สองการทำงานของเอ็นไซม์ขึ้นอยู่กับระดับการแสดงออกของยีนของพวกมัน MMP ส่วนใหญ่เรียกว่าเอ็นไซม์ "เหนี่ยวนำ" ซึ่งการสังเคราะห์ที่ระดับการถอดรหัสจะถูกควบคุมโดย

ปัจจัย: ไซโตไคน์และปัจจัยอื่นๆ ที่กระทำต่อผิวเซลล์ (เอสโตรเจน โปรเจสเตอโรน ฯลฯ) โปรโมเตอร์ MMP มีองค์ประกอบทั่วไปที่รับผิดชอบในการควบคุมการแสดงออกของยีน

ประการที่สามภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา เนื้อเยื่อมี MMP จำนวนเล็กน้อย และกิจกรรมของพวกมันขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของตัวกระตุ้นและสารยับยั้งในสิ่งแวดล้อม กิจกรรม MMP อยู่ภายใต้การควบคุมของโปรตีนจำเพาะ - สารยับยั้งเนื้อเยื่อของ metalloproteinases (TIMPs) ในปัจจุบัน TIMP สี่ประเภทที่แยกได้จากเนื้อเยื่อต่างๆ ของมนุษย์ได้รับการศึกษาอย่างดี: TIMP-1, TIMP-2, TIMP-3, TIMP-4 TIMP สามารถผูกมัดกับ MMP ทั้งแบบแอ็คทีฟและไม่แอ็คทีฟ โปรตีนเหล่านี้แตกต่างกันไปตามการกระทำเฉพาะของโปรตีนเมทัลโลโปรตีน ดังนั้น TIMP-1 จะยับยั้ง MMP-9 ได้ดีกว่ามาก ในขณะที่ TIMP-2 ยับยั้งการทำงานของ MMP-2 TIMPs ถูกปิดใช้งานโดยการไฮโดรไลซิสโดยมีส่วนร่วมของโปรตีเอสต่างๆ - ทริปซิน, ไคโมทริปซิน, สโตรมีไลซิน-3 และนิวโทรฟิลอีลาสเทส

เมทริกซ์ระหว่างเซลล์เป็นคอมเพล็กซ์ซุปเปอร์โมเลกุลที่เกิดจากเครือข่ายที่ซับซ้อนของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อถึงกัน

ในร่างกาย เมทริกซ์ภายนอกเซลล์สร้างโครงสร้างที่มีความเชี่ยวชาญสูง เช่น กระดูกอ่อน เอ็น เยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน และกระดูกและฟัน (ที่มีการสะสมของแคลเซียมฟอสเฟตรอง) โครงสร้างเหล่านี้แตกต่างกันทั้งในด้านองค์ประกอบโมเลกุลและในการจัดองค์ประกอบหลัก (โปรตีนและโพลีแซ็กคาไรด์) ในรูปแบบต่างๆ ของเมทริกซ์นอกเซลล์

องค์ประกอบทางเคมีของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์

องค์ประกอบของเมทริกซ์ระหว่างเซลล์ประกอบด้วย: 1). คอลลาเจน และ เส้นใยอีลาสติน . พวกเขาให้ความแข็งแรงทางกลของผ้าป้องกันการยืดตัว 2). สารอสัณฐาน ในรูปแบบของ GAGs และ proteoglycans กักเก็บน้ำและแร่ธาตุ ป้องกันไม่ให้เนื้อเยื่อบีบตัว 3). โปรตีนโครงสร้างที่ไม่ใช่คอลลาเจน - ไฟโบรเนกติน, ลามินิน, เทนัสซิน, ออสทีเนกติน ฯลฯ นอกจากนี้ เมทริกซ์นอกเซลล์อาจประกอบด้วย ส่วนประกอบแร่ - ในกระดูกและฟัน: ไฮดรอกซีอะพาไทต์ แคลเซียม แมกนีเซียม ฟอสเฟต ฯลฯ ให้ความแข็งแรงทางกลแก่กระดูก ฟัน สร้างสำรองในร่างกายของแคลเซียม แมกนีเซียม โซเดียม ฟอสฟอรัส

หน้าที่ของเมทริกซ์นอกเซลล์

เมทริกซ์ระหว่างเซลล์ทำหน้าที่ต่าง ๆ ในร่างกาย:

สร้างโครงร่างของอวัยวะและเนื้อเยื่อ

เป็นกาว "ชีวภาพ" สากล

มีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญเกลือน้ำ

สร้างโครงสร้างพิเศษเฉพาะ (กระดูก ฟัน กระดูกอ่อน เส้นเอ็น เยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน)

เซลล์รอบๆ ส่งผลต่อความผูกพัน การพัฒนา การเพิ่มจำนวน การจัดระเบียบและการเผาผลาญ

คอลลาเจน

คอลลาเจน- โปรตีนไฟบริลซึ่งเป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของเมทริกซ์นอกเซลล์ คอลลาเจนมีความแข็งแรงอย่างมาก (คอลลาเจนมีความแข็งแรงมากกว่าลวดเหล็กที่มีหน้าตัดเดียวกัน สามารถรับน้ำหนักได้ 10,000 เท่าของน้ำหนักตัวของมันเอง) และไม่สามารถขยายได้จริง นี่เป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดในร่างกาย โดยคิดเป็น 25 ถึง 33% ของปริมาณโปรตีนทั้งหมดในร่างกาย กล่าวคือ 6% ของน้ำหนักตัว ประมาณ 50% ของโปรตีนคอลลาเจนทั้งหมดพบได้ในเนื้อเยื่อโครงร่าง, ประมาณ 40% ในผิวหนังและ 10% ในสโตรมาของอวัยวะภายใน

โครงสร้างของคอลลาเจน

คอลลาเจนหมายถึงสารสองชนิด: โทรโปคอลลาเจนและโปรคอลลาเจน

โมเลกุล โทรโปคอลลาเจน ประกอบด้วย 3 α-chains รู้จักสาย α ประมาณ 30 ชนิด ซึ่งแตกต่างจากองค์ประกอบกรดอะมิโน α-chains ส่วนใหญ่มีประมาณ 1000AA Tropocollagen ประกอบด้วยไกลซีน 33%, โพรลีน 25% และ 4-ไฮดรอกซีโพรลีน, อะลานีน 11%, ไฮดรอกซีไลซีน, ฮิสติดีนน้อย, เมไทโอนีนและไทโรซีน, ไม่มีซิสเทอีนและทริปโตเฟน

โครงสร้างหลักของสาย α ประกอบด้วยลำดับกรดอะมิโนซ้ำ: Glycine-X-Y . วี Xตำแหน่งส่วนใหญ่มักจะเป็นโพรลีนและใน Y- 4-hydroxyproline หรือ 5-hydroxylysine

· โครงสร้างเชิงพื้นที่ของสาย α แสดงด้วยเกลียวซ้ายในขดลวดซึ่งมี AA อยู่ 3 ตัว

3 α-chains บิดเข้าหากันใน superhelix ที่ถนัดขวา โทรโปคอลลาเจน . มีความเสถียรโดยพันธะไฮโดรเจน อนุมูล AA ถูกขับออกไปด้านนอก

โมเลกุล โปรคอลลาเจน ถูกจัดเรียงในลักษณะเดียวกับโทรโพคอลลาเจน แต่ปลายสุดคือ C- และ N-propeptides ก่อตัวเป็นทรงกลม โปรเปปไทด์ N-terminal ประกอบด้วย 100AA โปรเปปไทด์ C-terminal ประกอบด้วย 250AA C- และ N-Proteopeptides มีซิสเทอีนซึ่งสร้างโครงสร้างทรงกลมผ่านไดซัลไฟด์บริดจ์

ประเภทของคอลลาเจน

คอลลาเจนเป็นโปรตีน polymorphic ปัจจุบันรู้จักคอลลาเจน 19 ชนิด ซึ่งแตกต่างกันในโครงสร้างหลักของสายเปปไทด์ หน้าที่ และการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น 95% ของคอลลาเจนทั้งหมดในร่างกายมนุษย์คือคอลลาเจนประเภท I, II และ III

ประเภท	ยีน	เนื้อเยื่อและอวัยวะ
ผม	COLIA1, COL1A2	ผิวหนัง, เส้นเอ็น, กระดูก, กระจกตา, รก, หลอดเลือดแดง, ตับ, เนื้อฟัน
II	COL2A1	กระดูกอ่อน, แผ่น intervertebral, ร่างกายน้ำเลี้ยง, กระจกตา
สาม	C0L3A1	หลอดเลือดแดง มดลูก ผิวหนังของทารกในครรภ์ สโตมาของอวัยวะเนื้อเยื่อ
IV	COL4A1-COL4A6	เยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน
วี	COL5A1-COL5A3	ส่วนประกอบย่อยของเนื้อเยื่อที่มีคอลลาเจนประเภท I และ II (ผิวหนัง, กระจกตา, กระดูก, กระดูกอ่อน, แผ่น intervertebral, รก)
VI	COL6A1-COL6A3	กระดูกอ่อน หลอดเลือด เอ็น ผิวหนัง มดลูก ปอด ไต
ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว	COL7A1	Amnion, ผิวหนัง, หลอดอาหาร, กระจกตา, คอริออน
VIII	COL8A1-COL8A2	กระจกตา, หลอดเลือด, อาหารเลี้ยงเนื้อเยื่อบุผนังหลอดเลือด
ทรงเครื่อง	COL9A1-COL9A3
X	COL10A1	กระดูกอ่อน (hypertrophied)
XI	COLUA1-COL11A2	เนื้อเยื่อที่มีคอลลาเจนประเภท II (กระดูกอ่อน, แผ่น intervertebral, ร่างกายน้ำเลี้ยง)
XII	COL12A1
สิบสาม	C0L13A1	ผ้ามากมาย
XIV	COL14A1	เนื้อเยื่อที่มีคอลลาเจนประเภทที่ 1 (ผิวหนัง กระดูก เส้นเอ็น ฯลฯ)
XV	C0L15A1	ผ้ามากมาย
เจ้าพระยา	COL16A1	ผ้ามากมาย
XVII	COL17A1	เฮมิเดสโมโซมผิวหนัง
XVIII	COL18A1	เนื้อเยื่อต่างๆ เช่น ตับ ไต
XIX	COL19A1	เซลล์ Rhabdomyosarcoma

ยีนคอลลาเจนถูกตั้งชื่อตามชนิดของคอลลาเจนและเขียนด้วยเลขอารบิก เช่น COL1 คือยีนคอลลาเจนประเภท 1, COL2 คือยีนคอลลาเจนประเภท II เป็นต้น ตัวอักษร A (แสดงถึง α-chain) และตัวเลขอารบิก (แสดงถึงประเภทของ α-chain) ถูกกำหนดให้กับสัญลักษณ์นี้ ตัวอย่างเช่น รหัส COL1A1 และ COL1A2 สำหรับคอลลาเจนประเภท I α 1 และ α 2 ตามลำดับ