بروتيوغليكان

البروتيوغليكانات هي بروتينات ^{[ 1 ]} مُغلّفة بكثافة بالسكريات . تتكون الوحدة الأساسية للبروتيوغليكان من " بروتين أساسي " مرتبط به سلسلة أو أكثر من سلاسل الغليكوزامينوغليكان (GAG) بروابط تساهمية . ^{[ 2 ]} نقطة الارتباط هي بقايا السيرين (Ser) التي يرتبط بها الغليكوزامينوغليكان عبر جسر رباعي السكاريد (مثل: كبريتات الكوندرويتين - حمض الجلوكورونيك - غالاكتوز - غالاكتوز - زيلوز - بروتين). عادةً ما يكون تسلسل بقايا السيرين هو -سيرين- غليسين- X-غليسين- (حيث X يمكن أن يكون أي حمض أميني باستثناء البرولين )، مع العلم أنه ليس كل بروتين بهذا التسلسل مرتبطًا بغليكوزامينوغليكان. السلاسل عبارة عن بوليمرات كربوهيدراتية طويلة وخطية، تحمل شحنة سالبة في الظروف الفيزيولوجية نظرًا لوجود مجموعات الكبريتات وحمض اليورونيك . توجد البروتيوغليكانات في النسيج الضام .

تُصنَّف البروتيوغليكانات حسب حجمها النسبي (كبيرة وصغيرة) وطبيعة سلاسل الغليكوزامينوغليكان فيها. ^{[ 3 ]} تشمل الأنواع ما يلي:

تُعتبر بعض هذه البروتينات أعضاءً في "عائلة البروتيوغليكان الصغيرة الغنية بالليوسين" (SLRP). ^{[ 4 ]} وتشمل هذه البروتينات ديكورين ، وبيغليكان ، وفيبرومودولين ، ولوميكان .

تُعدّ البروتيوغليكانات مكونًا رئيسيًا للمادة الخلوية الخارجية في الحيوانات ، وهي المادة "الحشو" الموجودة بين خلايا الكائن الحي. تُشكّل هذه البروتيوغليكانات مركبات كبيرة، سواء مع بروتيوغليكانات أخرى، أو مع حمض الهيالورونيك ، أو مع بروتينات المادة الليفية، مثل الكولاجين . يُشكّل اتحاد البروتيوغليكانات مع الكولاجين الغضروف ، وهو نسيج قويّ يتميز عادةً بترطيبه العالي ( يعود ذلك في الغالب إلى الكبريتات سالبة الشحنة في سلاسل الغليكوزامينوغليكان في البروتيوغليكانات). ^{[ 5 ]} كما تُشارك البروتيوغليكانات في ربط الكاتيونات (مثل الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم ) والماء ، بالإضافة إلى تنظيم حركة الجزيئات عبر المادة الخلوية. تُشير الأدلة أيضًا إلى قدرتها على التأثير في نشاط واستقرار البروتينات وجزيئات الإشارة داخل المادة الخلوية. ^{[ 6 ] [ 7} ] يُمكن عزو وظائف البروتيوغليكانات الفردية إما إلى النواة البروتينية أو ^إلى سلسلة الغليكوزامينوغليكان المرتبطة بها. ويمكن أن تعمل أيضاً كمواد تشحيم، من خلال تكوين جل مرطب يساعد على تحمل الضغط العالي.

يُصنَّع البروتين المكون للبروتيوغليكانات بواسطة الريبوسومات ، ثم يُنقل إلى تجويف الشبكة الإندوبلازمية الخشنة . وتحدث عملية إضافة السكريات إلى البروتيوغليكان في جهاز غولجي عبر عدة خطوات إنزيمية . أولًا، يُرتبط رباعي السكاريد الخاص بسلسلة جانبية من السيرين على البروتين الأساسي، ليكون بمثابة بادئ لنمو عديد السكاريد. ثم تُضاف السكريات واحدة تلو الأخرى بواسطة إنزيم ناقل الغليكوزيل. بعد ذلك، يُصدَّر البروتيوغليكان المُكتمل في حويصلات إفرازية إلى المادة الخلوية خارج الخلية في النسيج.

يُعدّ عدم القدرة على تحليل البروتيوغليكانات سمةً مميزةً لمجموعة من الاضطرابات الوراثية تُسمى داء عديد السكاريد المخاطي . ويؤدي خمول إنزيمات الليزوزومات المُحددة ، التي تُحلل عادةً الغليكوزامينوغليكانات، إلى تراكم البروتيوغليكانات داخل الخلايا. وينتج عن ذلك مجموعة متنوعة من أعراض المرض، تبعًا لنوع البروتيوغليكان الذي لا يتحلل. وتؤدي الطفرات في الجين المُشفّر لإنزيم غالاكتوزيل ترانسفيراز B4GALT7 إلى انخفاض استبدال بروتيوغليكانات الديكورين والبيغليكان بسلاسل الغليكوزامينوغليكان ، مما يُسبب شكلاً من أشكال متلازمة إهلرز-دانلوس المُصاحبة لخلل التنسج الفقاري . ^{[ 8 ]}

نقلاً عن توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) : ^{[ 9 ]}

البروتين السكري هو مركب يحتوي على كربوهيدرات (أو جليكان) مرتبطة تساهميًا بالبروتين. قد تكون الكربوهيدرات على شكل سكر أحادي، أو سكر ثنائي، أو سكر قليل التعدد، أو سكر متعدد، أو مشتقاتها (مثل السكريات المُستبدلة بالكبريت أو الفوسفات). قد تحتوي البروتينات السكرية على وحدة كربوهيدرات واحدة، أو بضع وحدات، أو العديد من الوحدات. تُعد البروتيوغليكانات فئة فرعية من البروتينات السكرية، حيث تكون وحدات الكربوهيدرات فيها عبارة عن سكريات متعددة تحتوي على سكريات أمينية. تُعرف هذه السكريات المتعددة أيضًا باسم جليكوزامينوجليكانات.

• الرسم البياني موجود على موقع nd.edu