Tärkeimmät ECM-elementit
”Ydinmatrisomi” 3 sisältää noin 300 proteiinia. Pääkomponentteja ovat kollageenit, proteoglykaanit, elastiini ja soluja sitovat glykoproteiinit, joilla kaikilla on erilliset fysikaaliset ja biokemialliset ominaisuudet.
Kollageeni koostuu kolmesta α-polypeptidi-ketjusta, jotka muodostavat kolmoisen kierukkarakenteen. jotka on luokiteltu fibrilliä muodostaviin kollageeneihin (esim. tyypit I, II, III), verkkoa muodostaviin kollageeneihin (esim. tyvikalvokollageenityyppi IV), fibrilliin liittyviin kollageeneihin, joissa kolmoisheliksissä on katkoksia, tai FACIT: iin (esim. tyypit IX, XII) ja muut (esim. tyyppi VI). Fibrilliä muodostavat kollageenit sisältävät jatkuvia kolmoiskierreitä muodostavia domeeneja, joita reunustavat amino- ja karboksyyliterminaaliset ei-kollageeniset domeenit. liittyvä la sisäisesti fibrilleiksi. Nonfibrilliset supramolekyylirakenteet, kuten kollageeni IV: n verkostot tyvikalvoissa ja helmillä varustetut filamentit, muodostuvat ei-fibrillaarisista kollageeneista. FACITit eivät koota itse fibrilleiksi, mutta ne liittyvät kollageenifibrilleihin. Valitut lysiinitähteet hydroksyloidaan myös lysyylihydroksylaasilla. Fibrillaariset prokollageenit erittyvät käsittelyn jälkeen solunulkoiseen tilaan, josta niiden propeptidit poistetaan. Tuloksena olevat kollageenit kokoontuvat sitten fibrilleiksi kahden kollageeniketjun lysiinitähteiden väliin muodostuneiden kovalenttisten silloitusten kautta solunulkoisten entsyymi-lysyylioksidaasien (LOX) katalysoimalla prosessilla. Kollageeninen runko sanelee kudosarkkitehtuurin, muodon ja organisaation. Proteoglykaanit koostuvat ydinproteiinista, johon glykosaminoglykaanin (GAG) sivuketjut ovat kiinnittyneet. GAG: t ovat lineaarisia, anionisia polysakkarideja, jotka koostuvat toistuvista disakkaridiyksiköistä. GAG: ita on neljä ryhmää: hyaluronihappo, kerataanisulfaatti; kondroitiini / dermataanisulfaatti; ja heparaanisulfaatti, mukaan lukien hepariini. Kaikki paitsi hyaluronihappo ovat sulfatoituneita. Erittäin negatiivisesti varautuneet GAG-ketjut antavat proteoglykaanien sitoa vettä ja kaksiarvoisia kationeja, mikä antaa tilaa täyttö- ja voitelutoiminnot. Erittyviin proteoglykaaneihin kuuluvat suuret proteoglykaanit, kuten aggrekaani ja versikaani, pienet leusiinipitoiset proteoglykaanit, kuten dekoriini ja lumikaani, ja tyvikalvon proteoglykaanit, kuten perlakaani. Syndekaanit liittyvät solupintaan, kun taas serglysiini on solunsisäinen proteoglykaani. Proteoglykaanien molekyylidiversiteetti tarjoaa rakenteellisen perustan lukuisille biologisille toiminnoille. Esimerkiksi ruston aggrekaani tuottaa elastisuutta ja suurta biomekaanista paineenkestävyyttä. Decorinilla ja lumikaanilla on säätelevä rooli kollageenifibrillikokoonpanossa. Proteoglykaanit ovat myös vuorovaikutuksessa kasvutekijöiden ja kasvutekijäreseptorien kanssa, ja ne ovat osallisina solun signaloinnissa5 ja biologisissa prosesseissa, mukaan lukien angiogeneesi.
Laminiiniperheeseen kuuluu noin 20 glykoproteiinia, jotka on koottu ristisilloitettuun verkkoon, kudottuina tyypin IV kollageeniverkko pohjakerroksessa. Ne ovat heterotrimeerejä (400–800 kDa), jotka koostuvat yhdestä α-, β- ja y-ketjusta. Selkärankaisilla on tunnistettu viisi a-, kolme p- ja kolme y-ketjua. Monet laminiinit kokoontuvat itsestään muodostaen verkostoja, jotka pysyvät läheisessä yhteydessä solujen kanssa vuorovaikutuksessa solun pinnan reseptorien kanssa. Lamiinit ovat välttämättömiä alkion varhaisessa kehityksessä ja organogeneesissä. 6
Fibronektiini on kriittinen solujen kiinnittymiselle ja kulkeutumiselle ja toimii ”biologisena liimana”. Fibronektiinimonomeeri (~ 250 kDa) on valmistettu alayksiköistä, jotka käsittävät kolmen tyyppistä toistoa: I, II ja III Fibronektiini erittyy dimeereinä, jotka on kytketty disulfidisidoksilla, ja sillä on sitoutumiskohtia muihin fibronektiinidimeereihin, kollageeniin, hepariiniin ja solun pintareseptoreihin. FNIII10-toistossa on tärkeä Arg- Gly-Asp-soluihin sitoutumiskohta. Fibronektiinidimeerit voivat muodostaa multimeerejä. Jatkuvan kerrostumisen myötä fibrillit pidentyvät ja sakeutuvat ja fibronektiinifibrillit voidaan edelleen prosessoida deoksikolaatteihin liukenemattomaksi matriisiksi. 7
Elastiini antaa elastisuus kudokseen, joka on altistettu toistuvalle venytykselle, kuten verisuonten verisuonet ja keuhkot.Sitä koodaa yksi geeni nisäkkäissä ja erittyy 60–70 kDa: n tropoelastiinimonomeerina.Tropoelastiini yhdistää fibuliinien avulla h mikrofibrillit elastisten kuitujen muodostamiseksi. Kaikki tropoelastiinit jakavat hydrofobisten sekvenssien tyypillisen domeenijärjestelyn vuorotellen lysiiniä sisältävien silloitusten kanssa. Mikrofibrillaariproteiinit fibrilliinit ja mikrofibrilliin liittyvä glykoproteiini-1 ovat vuorovaikutuksessa suoraan elastiinin kanssa ja ovat tärkeitä sen ydintämiselle ja kokoonpanolle.2 Joustavan kuidun ratkaiseva ominaisuus, kriittinen sen asianmukaiselle toiminnalle, on LOX: n välittämä laaja tropoelastiinin silloitus, joka hapettaa peptidisidoksessa olevat selektiiviset lysiinitähteet allysiiniksi. Elastiinissa on kaksi pääfunktionaalista ristisilloitetta: dehydrolysinonorleusiini, joka muodostuu kondensoimalla yksi allysiini- ja toinen lysiini-tähde, ja allysiinialdoli, joka muodostuu yhdistämällä kaksi allysiinitähdettä. Nämä kaksi silloitusta voivat edelleen kondensoitua toistensa tai muiden välituotteiden kanssa muodostaen desmosiinia tai isodesmosiinia. Elektronimikroskopia ja kuvantamistutkimukset osoittavat, että tropoelastiini on koottu pieniksi pallomaisiksi aggregaateiksi solun pinnalle (mikrokokoonpano). Silloittuminen alkaa, mikä johtaa positiivisten varausten menetykseen molekyylissä, mikä mahdollistaa tropoelastiinin vapautumisen solusta ja auttaa pallomaista fuusioitumista mikrofibrillien läsnä ollessa (makroasennus). Fibulin-4: llä on rooli elastiinin muodostumisen alkuvaiheessa, ja fibuliini-5 toimii elastisen sillan muodostamiseksi matriisin ja solujen välillä.8
