Keratan Solfato
Keratan solfato GAG si verificano in organismi animali come proteoglicani (KSPG). Si verificano nell’ECM e sulla superficie della membrana cellulare . Keratan solfato GAG sono costruiti di unità disaccaride ripetute formate dai residui di galattosio e N-acetiloglucosamina con una struttura schematica → 3Galß1 → 4GlcNAcß1→]. Le modifiche postsintetiche della catena del glycan comprendono la solfazione sempre nella posizione C-6 di una o entrambe le subunità monomeriche, che piombo ad una formazione delle regioni mono o disolfate nella catena del glycan . I residui di GlcNAc6S all’interno delle regioni KS monosolfate possono essere soggetti a fucosilazione. Inoltre, KS può contenere residui di acido sialico che si legano con residui Gal e Gal6S situati su un’estremità della catena non riducente del GAG in questione .
Il solfato di cheratano è diviso in tre tipi: KS I (corneale), KS II (scheletrico) e KS III (cerebrale). La base della divisione KS, non i tre tipi menzionati, è la struttura della regione che lega KS con la proteina principale . All’interno di KS II—scheletrico, ci sono due sottotipi, KS IIA—articolare e KS IIB—nonarticolare, basati sulla presenza nel primo di residui di fucosio α(1-3)e l’acido α(2-6)-N-acetilneuraminico .
La biosintesi del solfato di cheratina avviene in due fasi. In primo luogo, viene creata la regione che lega la proteina del nucleo con GAG, mentre poi avviene l’allungamento della catena e la sua modifica . L’allungamento delle catene di KS di tutti i tipi avviene per attaccamento alternato di residui Gal e GlcNAc, catalizzati dall’attività di β-1,4-galattotransferasi e β-1,3-N-acetiloglucosaminotransferasi, rispettivamente . La modifica delle catene KS si basa sulla solfatazione a C-6 Residui di N-acetiloglucosamina e galattosio . La solfatazione copre principalmente i residui di GlcNAc, mentre in misura minore i residui di galattosio . La solfatazione dei residui di esosamina è catalizzata dalla N-acetiloglucosamina-6-O-sulfotransferasi (GlcNAc6ST). L’enzima solfata solo i residui di esosamina, che si trova su un’estremità non riducente della catena KS, il che indica che la modifica descritta dei residui GlcNAc avviene durante l’allungamento della catena glicanica . Tuttavia, dopo la polimerizzazione KS si verifica la solfatazione dei residui di galattosio, che viene catalizzata da una specifica galattosilo-6-sulfotransferasi . La catena KS può essere successivamente modificata mediante fucosilazione di GlcNAc solfatato e legame dell’acido N-acetilneuraminico da residui terminali di residui Gal e Gal6S . È probabile che il legame dell’acido N-acetilneuraminico finisca la biosintesi di KS e KS II. I residui terminali di KS III non sono noti .
La degradazione del cheratansolfato PGs si verifica inizialmente nello spazio extracellulare e, successivamente, nel compartimento lisosomiale. Nei lisosomi, sotto l’influenza di idrolasi acide, come N-acetilglucosaminammidasi, β-galattosidasi e solfatasi, si verifica una graduale rimozione dei componenti successivi della catena KS. Inizialmente, il gruppo solfato dall’ultimo residuo di galattosio della catena KS viene rimosso, dopo di che il residuo menzionato viene separato. Nella fase successiva, l’idrolisi copre l’estere del gruppo solfato attaccato al successivo residuo GlNAc nella catena degradata, che è preceduto da una separazione del residuo di esosammina dalla catena KS idrolizzata. La reazione viene ripetuta fino a quando non vi è una scissione completa della catena KS .
Il solfato di cheratina PGs si verifica in molti tessuti, mentre il loro maggior contenuto è sicuramente nella cornea, dove si verifica nella matrice interstiziale come il cosiddetto piccolo ricco di leucina PGs-SLRP, cioè lumican, keratocan e mimecan . Altri KS-fibromodulina e il cosiddetto PRELP si verificano nella cartilagine. Osteoadherin situato nel tessuto osseo appartiene anche alla famiglia SLRP . Il principale proteoglicano cartilagineo, anche nella matrice, portante catene KS, accanto alle catene CS, è aggrecan . I glicani solfato di cheratina si verificano anche sulla superficie della membrana cellulare e comprendono l’isoforma CD44 e il proteoglicano chiamato SV2, che entrambi sono le prime proteine di membrana modificate con catene KS integrali descritte . KSPG si verificano anche nel sistema nervoso centrale. Sembra che attualmente, dopo la cartilagine e la cornea, il tessuto cerebrale sia un altro sito abbondante in KSPG. I PGs specifici per il tessuto nervoso sono ABAKAN, il citato SV2, claustrine e fosfocan .
Keratan solfato—il meno noto di tutti i tipi di GAG, simile ad altri glicani, svolge anche importanti funzioni nel corpo. Le macromolecole sono componenti chiave dello stroma corneale che partecipano alla regolazione dell’architettura tissutale mediante interazioni con il collagene fibroso controllando le dimensioni e le disposizioni spaziali delle fibrille menzionate indispensabili per specifiche proprietà della cornea . Nella cartilagine insieme al collagene di tipo I, KSPG conferisce a un tessuto proprietà speciali di spostare carichi significativi e contrastare le forze di compressione . Prendono parte al metabolismo del sistema nervoso svolgendo anche un ruolo considerevole nella riparazione del danno tissutale .
