Major ECM-elementer
«Core matrisome» 3 omfatter omtrent 300 proteiner. Hovedkomponenter inkluderer kollagener, proteoglykaner, elastin og cellebindende glykoproteiner, hver med distinkte fysiske og biokjemiske egenskaper.
Kollagen består av 3 polypeptid-a-kjeder som danner en trippel spiralformet struktur. I virveldyr samles 46 forskjellige kollagenkjeder for å danne 28 kollagentyper2,4 som er kategorisert i fibrildannende kollagener (f.eks. typer I, II, III), nettverksdannende kollagener (f.eks. basalmembrankollagen type IV), fibrilassosierte kollagener med avbrudd i deres tredobbelte helixer, eller FACITs (f.eks. type IX, XII) og andre (f.eks. type VI). De fibrildannende kollagenene inneholder kontinuerlige trippel-helix-dannende domener flankert av amino- og karboksyl-terminale ikke-kollagene domener. Disse ikke-kollagene domenene fjernes proteolytisk og dannet trippel helix tilhørende la veldig i fibriller. Ikke-fibriske supramolekylære strukturer, slik som nettverk av kollagen IV i kjellermembraner og beaded filamenter, er dannet av ikke-fibrære kollagener. FACITs monteres ikke i seg selv av fibriller, men er assosiert med kollagenfibriller.
Spesifikke prolinrester i kollagener hydroksyleres av prolyl 4-hydroksylase og prolyl 3-hydroksylase. Utvalgte lysinrester hydroksyleres også av lysylhydroksylase. De fibrillære procollagenene, etter prosessering, skilles ut i det ekstracellulære rommet der propeptidene deres fjernes. De resulterende kollagenene monteres deretter i fibriller via kovalente tverrbindinger dannet mellom lysinrester av to kollagenkjeder ved en prosess katalysert av ekstracellulært enzym lysyloksidaser (LOX). Den kollagenøse ryggraden dikterer vevsarkitektur, form og organisering.
Proteoglykaner består av et kjerneprotein som glykosaminoglykan (GAG) sidekjeder er festet til. GAG er lineære, anioniske polysakkarider som består av gjentatte disakkaridenheter. Det er fire grupper av GAG: hyaluronsyre, keratansulfat; kondroitin / dermatansulfat; og heparansulfat, inkludert heparin. Alle unntatt hyaluronsyre er sulfaterte. De svært negativt ladede GAG-kjedene tillater proteoglykanene å binde vann og toverdige kationer, noe som gir romfylling og smørefunksjoner. Sekreterte proteoglykaner inkluderer store proteoglykaner, slik som aggrecan og versican, små leucinrike proteoglycans, slik som dekorin og lumican, og proteoglycaner i kjellermembran, slik som perlecan. Syndecans er celleoverflateassosiert mens serglycin er et intracellulært proteoglykan. Det molekylære mangfoldet av proteoglykaner gir strukturell basis for en rekke biologiske funksjoner. For eksempel genererer aggrecan i brusk elastisitet og høy biomekanisk motstand mot trykk. Decorin og lumican har en regulatorisk rolle i kollagenfibrilmontering. Proteoglykaner samhandler også med vekstfaktorer og vekstfaktorreseptorer, og er involvert i cellesignalisering5 og biologiske prosesser, inkludert angiogenese.
Lamininfamilien består av ca. 20 glykoproteiner som er samlet i et tverrbundet nett, vevd med typen IV kollagenettverk i kjellermembraner. De er heterotrimerer (400–800 kDa) som består av en α, en β og en γ-kjede. Hos virveldyr er fem α-, tre β- og tre γ-kjeder identifisert. Mange lamininer monteres selv for å danne nettverk som forblir i nær tilknytning til celler gjennom interaksjoner med celleoverflate reseptorer. Lamininer er essensielle for tidlig embryonal utvikling og organogenese.6
Fibronektin er kritisk for feste og migrering av celler, og fungerer som «biologisk lim». Fibronektinmonomeren (~ 250 kDa) er laget av underenheter som består av tre typer gjentakelser: I, II og III. Fibronektin skilles ut som dimerer bundet av disulfidbindinger og har bindingssteder til andre fibronektindimerer, kollagen, heparin og celleoverflate reseptorer. I FNIII10-gjentakelsen er det en viktig arg- Gly-Asp cellebindingssted. Fibronektindimerer kan danne multimerer. Ved fortsatt avsetning blir fibriller forlenget og tykkere, og fibronektin fibriller kan viderebehandles til en deoksykolatuoppløselig matrise.7
Elastin gir elastisitet til vev utsatt for gjentatt strekk, som for eksempel vaskulære kar og lunge. Det er kodet av et enkelt gen i pattedyr og utskilles som en 60-70 kDa tropoelastinmonomer. Tropoelastin, med hjelp fra fibuliner, assosierer wit h mikrofibriller for å danne elastiske fibre. Alle tropoelastiner deler et karakteristisk domenearrangement av hydrofobe sekvenser alternerende med lysinholdige tverrbindingsmotiver. Mikrofibrillære proteiner fibrilliner og mikrofibrilassosiert glykoprotein-1 samhandler direkte med elastin og er viktige for dets kimdannelse og montering.2 Et avgjørende trekk ved den elastiske fiberen, som er avgjørende for dens rette funksjon, er den omfattende tverrbinding av tropoelastin formidlet av LOX, som oksyderer selektive lysinrester i peptidbinding til allysin. Det er to hovedbifunksjonelle tverrbindinger i elastin: dehydrolysinonorleucin, dannet gjennom kondensering av en rest av allysin og en av lysin, og allysin aldol, dannet gjennom assosiasjon av to allysinrester. Disse to tverrbindinger kan videre kondensere med hverandre, eller med andre mellomprodukter, for å danne desmosin eller isodesmosin. Elektronmikroskopi og bildebehandling viser at tropoelastin er satt sammen i små kuleformede aggregater på celleoverflaten (mikromontering). Tverrbindingen begynner, noe som resulterer i tap av positive ladninger på molekylet, som muliggjør frigjøring av tropoelastin fra cellen og hjelper kulefusjon i nærvær av mikrofibriller (makromontering). Fibulin-4 har en rolle i tidlige stadier av elastinsamling og fibulin-5 virker for å bygge bro over elastin mellom matrisen og cellene.8
