Keratansulfat
Keratansulfat-GAGs treten in tierischen Organismen als Proteoglykane (KSPG) auf. Sie treten in der ECM und auf der Zellmembranoberfläche auf . Keratansulfat-GAGs bestehen aus sich wiederholenden Disaccharideinheiten, die aus den Resten von Galactose und N-Acetyloglucosamin mit einer schematischen Struktur gebildet werden → 3Galß1 → 4GlcNAcß1 →] . Postsynthetische Modifikationen der Glycankette umfassen eine Sulfatierung immer in C-6-Position einer oder beider monomerer Untereinheiten, was zur Bildung von mono- oder disulfatierten Bereichen in der Glycankette führt. Die Reste von GlcNAc6S in monosulfatierten KS-Regionen können einer Fucosylierung unterliegen. Darüber hinaus kann KS Sialinsäurereste enthalten, die mit Gal- und Gal6S-Resten binden, die sich an einem nicht reduzierenden Kettenende des betreffenden GAG befinden .
Keratansulfat wird in drei Typen unterteilt: KS I (Hornhaut), KS II (Skelett) und KS III (Gehirn). Die Basis der KS-Teilung, nicht die genannten drei Typen, ist die Struktur der Region, die KS mit dem Kernprotein bindet . Innerhalb von KS II—Skelett gibt es zwei Subtypen, KS IIA-Gelenk und KS IIB-nichtartikulär, basierend auf dem Vorhandensein von α (1-3) Fucoseresten und der α (2-6) -N-Acetylneuraminsäure im ersten .
Die Biosynthese von Keratinsulfat erfolgt in zwei Stufen. Zuerst wird die Region erzeugt, die das Kernprotein mit GAG bindet, während dann die Verlängerung der Kette und ihre Modifikation stattfinden . Die Dehnung von KS-Ketten aller Art erfolgt durch abwechselnde Anlagerung von Gal- und GlcNAc-Resten, katalysiert durch die Aktivität von β-1,4-Galactotransferase bzw. β-1,3-N-Acetyloglucosaminotransferase . Die Modifikation von KS-Ketten basiert auf Sulfatierung an C-6 N-Acetyloglucosaminresten und Galactose . Die Sulfatierung umfasst hauptsächlich die GlcNAc-Reste, während in geringerem Maße die Galactose-Reste . Die Sulfatierung der Hexosaminreste wird durch N-Acetyloglucosamin-6-O-sulfotransferase (GlcNAc6ST) katalysiert. Das Enzym sulfatiert nur die Hexosaminreste, die sich an einem nicht reduzierenden Ende der KS-Kette befinden, was darauf hindeutet, dass die beschriebene Modifikation der GlcNAc-Reste während der Verlängerung der Glycankette stattfindet . Nach der KS-Polymerisation erfolgt jedoch eine Sulfatierung der Galactosereste, die durch eine spezifische Galactosylo-6-sulfotransferase katalysiert wird. Die KS-Kette kann anschließend durch Fucosylierung von sulfatiertem GlcNAc und Bindung von N-Acetylneuraminsäure durch terminale Reste von Gal- und Gal6S-Resten modifiziert werden. Die Bindung der N-Acetylneuraminsäure beendet wahrscheinlich die Biosynthese von KS und KS II. Die terminalen Reste von KS III sind nicht bekannt .
Der Abbau von Keratansulfat PGs erfolgt zunächst im extrazellulären Raum und später im lysosomalen Kompartiment. In Lysosomen tritt unter dem Einfluss saurer Hydrolasen wie N-Acetylglucosaminamidase, β-Galactosidase und Sulfatasen eine allmähliche Entfernung nachfolgender Komponenten der KS-Kette auf. Zunächst wird die Sulfatgruppe vom letzten in der KS-Kette befindlichen Galactoserest entfernt, wonach der erwähnte Rest abgetrennt wird. In der nächsten Stufe umfasst die Hydrolyse den an den nächsten GlNAc-Rest in der abgebauten Kette gebundenen Sulfatgruppenester, dem eine Abtrennung des Hexosaminrestes von der hydrolysierten KS-Kette vorausgeht. Die Reaktion wird wiederholt, bis eine vollständige KS-Kettenspaltung vorliegt .
Die Keratinsulfat-PGs kommen in vielen Geweben vor, während ihr größter Gehalt definitiv in der Hornhaut liegt, wo es in der interstitiellen Matrix als sogenanntes kleines leucinreiches PGs-SLRP vorkommt, d. H. Lumican, Keratocan und Mimecan . Anderes KS-Fibromodulin und das sogenannte PRELP kommen im Knorpel vor. Osteoadherin im Knochengewebe gehört ebenfalls zur SLRP-Familie . Das Hauptknorpel-Proteoglycan, ebenfalls in der Matrix, das neben CS-Ketten KS-Ketten trägt, ist Aggrecan . Die Keratinsulfatglykane kommen auch auf der Zellmembranoberfläche vor und umfassen die Isoform CD44 und das Proteoglycan SV2, die beide die ersten beschriebenen integralen KS-kettenmodifizierten Membranproteine sind . KSPG treten auch im zentralen Nervensystem auf. Es scheint, dass derzeit nach Knorpel und Hornhaut das Hirngewebe eine weitere Stelle ist, an der KSPG reichlich vorhanden ist. Die spezifischen PGs für das Nervengewebe sind ABAKAN, das erwähnte SV2, Claustrin und Fosfocan .
Keratansulfat- die am wenigsten bekannte aller Arten von GAGs, ähnlich wie andere Glykane, erfüllt auch wichtige Funktionen im Körper. Die Makromoleküle sind Schlüsselkomponenten des Hornhautstromas, die an der Regulation der Gewebearchitektur durch Wechselwirkungen mit fibrösem Kollagen beteiligt sind und die Größe und räumliche Anordnung der genannten Fibrillen steuern, die für spezifische Eigenschaften der Hornhaut unerlässlich sind . In Knorpel zusammen mit Kollagen Typ I, KSPG geben ein Gewebe besondere Eigenschaften von erheblichen Lasten zu bewegen und die Druckfestigkeiten entgegenzuwirken. Sie nehmen am Stoffwechsel des Nervensystems teil und spielen auch eine bedeutende Rolle bei der Reparatur von Gewebeschäden .
