13.3: Proteoglicanos

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El componente proteico de los proteoglicanos no es tan grande como los colágenos fibrilares en general, pero a menudo tienen un volumen masivo debido a la pesada glicosilación. Los azúcares, muchos de los cuales están sulfatados o carboxilados, son higroscópicos para empezar, pero al estar cargados negativamente, atraen iones positivos, lo que a su vez aporta más agua. Los azúcares unidos a las proteínas centrales suelen ser unidades disacáridas repetitivas como la condroitina (ácido D-glucurónico y GalNAc), sulfato de condroitina, heparina (ácido D-glucurónico y GlcNAc por enlace α/β1-4), sulfato de heparano, sulfato de queratano (Galactosa y GlcNAc), o hialuronano (también llamado ácido hialurónico, compuesto por ácido D-glucurónico unido por enlace β1-3 a GlcNAc).

La heparina, una forma hipersulfatada de sulfato de heparán, también se usa médicamente como fármaco anticlotting. Lo hace no previniendo los coágulos directamente, sino activando la antitrombina III, que inhibe la coagulación.

Al igual que con todas las glicoproteínas, el ensamblaje de los GAG ocurre en el Golgi, pero más allá de eso, se desconocen los mecanismos para el control de la extensión y longitud de la adición del polímero disacárido. A diferencia de los colágenos y la mayoría de los otros componentes de la ECM, los proteoglicanos pueden ser secretados o unidos a membrana De hecho, de los proteoglicanos unidos a la membrana, algunos son en realidad proteínas transmembrana (estas se denominan sindecanos), mientras que otros se unen a la superficie celular a través del anclaje de glicosilfosfatidilinositol (GPI) (glipicanos). Además de estas tres variedades básicas de proteínas centrales, los proteoglicanos exhiben una extraordinaria diversidad en glicosilación, que van desde la adición de solo unos pocos azúcares, hasta más de cien. Curiosamente, ¡la proteína central para los proteoglicanos de sulfato de condroitina en la lámina basal del músculo puede ser un colágeno (Tipo XV)!

Figura\(\PageIndex{4}\). Los proteoglicanos están compuestos por múltiples glucosaminoglicanos unidos a una proteína central. Estas proteínas centrales a veces se unen a una molécula de ácido hialurónico. Los azúcares cargados negativamente, como el sulfato de condroitina o el sulfato de heparán, se representan en amarillo. Atraen iones positivos y agua, formando una capa de hidratación alrededor del proteoglicano. Esta Figura representa agrecano, un agregado cartilaginoso de proteoglicanos ensamblados sobre un núcleo de ácido hialurónico.

Una de las paradojas de los proteoglicanos es que pueden funcionar ya sea como sustrato para que las células se unan a, o debido a la capa de hidratación, pueden ser barreras muy efectivas para otras células también. Esto es útil durante el desarrollo cuando hay una gran cantidad de migración celular, y es necesario que haya formas de segregar las células tanto atrayéndolas como repeliéndolas. Desafortunadamente, esto puede tener consecuencias perjudiciales en algunas situaciones. Por ejemplo, cuando se lesiona el cerebro o la médula espinal, se forma una cicatriz glial, y esa cicatriz contiene un proteoglicano sulfato de condroitina. Desafortunadamente, este proteoglicano es un inhibidor del crecimiento neural, lo que contribuye a la prevención de la regeneración neural, y para el paciente desafortunado, probablemente parálisis o peor dependiendo de la ubicación y gravedad de la lesión.

Por otro lado, también hay evidencia (Rolls et al, PLoS Med. 5: e171, 2008) que el CSPG puede ser necesario para activar la microglía y los macrófagos para promover la curación.