كبريتات الكيراتان

التركيب الكيميائي لكبريتات الكيراتان

كبريتات الكيراتان ( KS )، وتُسمى أيضًا كبريتات الكيراتان ، هي أيٌّ من أنواع الغليكوزامينوغليكان المكبرتة (الكربوهيدرات البنائية) التي وُجدت بشكل خاص في القرنية والغضروف والعظم . كما تُصنَّع في الجهاز العصبي المركزي حيث تُشارك في كلٍّ من النمو [ 1 ] وتكوين الندبة الدبقية بعد الإصابة [ 2 ] . كبريتات الكيراتان جزيئات كبيرة ذات ترطيب عالٍ، ويمكنها في المفاصل أن تعمل كوسادة لامتصاص الصدمات الميكانيكية .

بناء

مثل غيرها من جزيئات الغليكوزامينوغليكان، يُعدّ كبريتات الكيراتان بوليمرًا خطيًا يتكون من وحدة ثنائية السكاريد متكررة . يوجد كبريتات الكيراتان على شكل بروتيوغليكان (PG) حيث ترتبط سلاسل كبريتات الكيراتان ببروتينات سطح الخلية أو بروتينات المصفوفة خارج الخلوية ، والتي تُسمى البروتينات الأساسية. تشمل البروتينات الأساسية لكبريتات الكيراتان: لوميكان ، وكيراتوكان ، وميميكان ، وفيبرومودولين ، وPRELP ، وأوستيوأدهيرين ، وأغريكان .

الوحدة الأساسية المتكررة من ثنائي السكاريد في كبريتات الكيراتان هي -3 Gal β1-4 GlcNAc6S β1-. يمكن أن تخضع هذه الوحدة لعملية الكبرتة عند ذرة الكربون رقم 6 (C6) في كل من أحادي السكاريد Gal أو GlcNAc أو كليهما . ومع ذلك، يُفضل اعتبار البنية الأولية التفصيلية لأنواع محددة من كبريتات الكيراتان مكونة من ثلاثة مناطق: [ 3 ]

  • منطقة ربط، في أحد طرفيها ترتبط سلسلة KS بالبروتين الأساسي.
  • منطقة متكررة، تتكون من وحدة السكاريد الثنائي المتكرر -3 Gal β1-4 GlcNAc β1- و
  • منطقة تغطية السلسلة، التي تحدث في الطرف المقابل لسلسلة KS لمنطقة ارتباط البروتين.

يوجد سكر المانوز الأحادي ضمن منطقة الارتباط في كبريتات الكيراتان من النوع الأول (KSI). قد تخضع السكريات الثنائية ضمن المنطقة المتكررة من كبريتات الكيراتان من النوع الثاني (KSII) لعملية الفوكوزيل ، ويغطي حمض N-أسيتيل نيورامينيك نهاية جميع سلاسل كبريتات الكيراتان من النوع الثاني (KSII) وما يصل إلى 70% من سلاسل كبريتات الكيراتان من النوع الأول (KSI). [ 4 ]

صفوف المرحلة الابتدائية

تم في الأصل تحديد تصنيفي KSI وKSII بناءً على نوع النسيج الذي عُزل منه كبريتات الكيراتان. عُزل KSI من نسيج القرنية ، بينما عُزل KSII من نسيج الهيكل العظمي . [ 5 ] [ 6 ] توجد اختلافات طفيفة في تركيب السكريات الأحادية بين كبريتات الكيراتان المستخلصة من كلا المصدرين، وحتى بين كبريتات الكيراتان المستخلصة من المصدر نفسه. مع ذلك، تكمن الاختلافات الرئيسية في طريقة ارتباط كل نوع من كبريتات الكيراتان ببروتينه الأساسي. [ 7 ] يعتمد تصنيفا KSI وKSII الآن على هذه الاختلافات في الارتباط البروتيني. يرتبط KSI برابطة N مع أحماض أمينية محددة من الأسباراجين عبر N- أسيتيل جلوكوزامين ، بينما يرتبط KSII برابطة O مع أحماض أمينية محددة من السيرين أو الثريونين عبر N- أسيتيل جالاكتوزامين . [ 8 ] لم يعد تصنيف كبريتات الكيراتان بناءً على النسيج قائمًا، إذ تبين أن أنواع كبريتات الكيراتان غير متخصصة بنسيج معين. [ 4 ] تم أيضًا عزل نوع ثالث من KS (KSIII) من أنسجة المخ ، وهو مرتبط برابطة O بأحماض أمينية محددة من السيرين أو الثريونين عبر المانوز . [ 9 ]

القرنية KSI

تزيد كمية كبريتات الكيراتان الموجودة في القرنية عشرة أضعاف عن كميتها في الغضروف، ومن ضعفين إلى أربعة أضعاف كميتها في الأنسجة الأخرى. [ 10 ] تُنتجها خلايا القرنية الكيراتينية [ 11 ] ويُعتقد أنها تلعب دورًا في تنظيم ترطيب القرنية. في اضطراب نادر متفاقم يُسمى ضمور القرنية البقعي (MCDC)، يكون تخليق كبريتات الكيراتان إما غائبًا (النوع الأول من MCDC) أو غير طبيعي (النوع الثاني من MCDC). [ 12 ]

KSI غير القرني

الأوستيوأدهيرين ، والفيبرومودولين ، و PRELP هي بروتينات أساسية موجودة في العظام والغضاريف، وتخضع لتعديل بواسطة سلاسل KS المرتبطة بالنيتروجين. سلاسل KS المرتبطة بالأوستيوأدهيرين والفيبرومودولين أقصر من تلك الموجودة في القرنية، حيث يتراوح طولها عادةً بين 8 و9 وحدات ثنائية السكاريد. [ 13 ] بينما يتكون KSI القرني من عدد من المجالات التي تُظهر درجات متفاوتة من الكبرتة، وقد يصل طول أطولها إلى 8-32 وحدة ثنائية السكاريد. الطرف غير المختزل لكبريتات الكيراتان في الفيبرومودولين أقرب في بنيته إلى الطرف غير المختزل لكبريتات الكيراتان من النوع KSII منه إلى KSI القرني. لذلك، يُعتقد أن بنية KS تتحدد بتوافر إنزيمات الغليكوزيل ترانسفيراز في الأنسجة ، وليس بنوع الارتباط بالبروتين الأساسي. [ 4 ]

KSII

يتكون إنزيم KSII الغضروفي بالكامل تقريبًا من جزيئات أحادية الكبريت، تتخللها أحيانًا جزيئة واحدة من اللاكتوزامين أحادية الكبريت . [ 8 ] كما أن الفوكوزيل شائع أيضًا، حيث يوجد الفوكوز المرتبط برابطة ألفا في الموضع 3 من جزيء GlcNAc المكبرت ، باستثناء إنزيم KSII الرغامي حيث تغيب هذه السمة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ميلر ب، شيبارد أ.م، بيرلمان أ.ل (أبريل 1997). "التعبير النمائي عن التفاعل المناعي الشبيه بكبريتات الكيراتان يميز نوى المهاد والمناطق القشرية". مجلة علم الأعصاب المقارن 380 (4): 533-552 . doi : 10.1002/(SICI)1096-9861(19970421)380:4 < 533::AID-CNE9 > 3.0.CO ; 2-2 . PMID 9087531 . 
  2. تشانغ هـ، أوتشيمورا ك، كادوماتسو ك (نوفمبر 2006). "كبريتات الكيراتان في الدماغ وتكوين الندبة الدبقية". حوليات أكاديمية نيويورك للعلوم 1086 (1): 81-90 . Bibcode : 2006NYASA1086...81Z . doi : 10.1196/annals.1377.014 . PMID 17185507 . 
  3. تاي جي إتش، هوكربي تي إن، نيدوزينسكي آي إيه (1996). "نهايات سلاسل متعددة غير مختزلة معزولة من كبريتات الكيراتان القرنية البقرية" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 271 (38): 23535-23546 . doi : 10.1074/jbc.271.38.23535 . PMID 8798563 . 
  4. 1 2 3 فوندربرغ، جيه إل. (2000). "كبريتات الكيراتان: التركيب، والتخليق الحيوي، والوظيفة" . علم السكريات . 10 (10): 951-958 . doi : 10.1093/glycob/10.10.951 . PMID 11030741 . 
  5. ماير ك، لينكر أ، وآخرون (1 ديسمبر 1953). "عديدات السكاريد المخاطية في قرنية الأبقار" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 205 (2): 611-616 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)49203-4 . PMID 13129238 .  
  6. ماير ك؛ هوفمان ب؛ لينكر أ. (1958). "عديدات السكاريد المخاطية في غضروف الضلع". مجلة ساينس . 128 (3329): 896. Bibcode : 1958Sci...128..896M . doi : 10.1126/science.128.3329.896 . PMID 13592269 . 
  7. سينو ن، ماير ك، وآخرون (1 مارس 1965). "تغيرات في الكيراتوسلفات" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 240 (3): 1005-1019 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)97528-9 . PMID 14284693 .  
  8. 1 2 نيدوزينسكي، آي. إيه. ، هوكربي، تي. إن.، وآخرون (1990). "يوجد نوعان رئيسيان من كبريتات الكيراتان الهيكلية" . مجلة الكيمياء الحيوية. 271 ( 1): 243-245 . doi : 10.1042/bj2710243 . PMC 1149539. PMID 2222415 .   
  9. كروسيوس تي، فين جيه، وآخرون (25 يونيو 1986). "تحديد رباعي السكاريد المرتبط بالمانوز والمحتوي على حمض السياليك، وقليل السكاريد من كبريتات الكيراتان في بروتيوغليكان كبريتات الكوندرويتين في الدماغ" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 261 (18): 8237-8242 . doi : 10.1016/S0021-9258(19)83901-7 . PMID 2941416 .  
  10. فندربرغ جيه إل؛ كاترسون بي؛ كونراد جي دبليو. (1987). "توزيع البروتيوغليكانات المرتبطة مستضديًا ببروتيوغليكان كبريتات الكيراتان القرني" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 262 (24): 11634-11640 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)60856-7 . PMID 2957372 . 
  11. فاندربرغ جيه إل، مان إم إم، فاندربرغ إم إل (نوفمبر 2003). "نمط الخلايا القرنية يؤثر على بنية البروتيوغليكان: دور الخلايا الليفية في تليف القرنية" . مجلة الكيمياء البيولوجية 278 (46): 45629-37 . doi : 10.1074/jbc.M303292200 . PMC 2877919. PMID 12933807 .  
  12. ضمور البقعة الصفراء، القرنية، 1- OMIM
  13. لاودر آر إم، هوكربي تي إن، نيدوزينسكي آي إيه (1997). "بنية سلاسل كبريتات الكيراتان المرتبطة بالفيبرومودولين من غضروف المفصل البشري". مجلة جليكوكونجي. 14 ( 5): 651-660 . doi : 10.1023/A:1018552913584 . PMID 9298700 .