Elemente majore ale ECM
„Matrisomul de bază” 3 cuprinde aproximativ 300 de proteine. Componentele majore includ colageni, proteoglicani, elastină și glicoproteine care leagă celulele, fiecare cu proprietăți fizice și biochimice distincte.
Colagenul este compus din 3 lanțuri α polipeptidice care formează o structură triplă elicoidală. La vertebrate, 46 de lanțuri de colagen distincte se formează pentru a forma 28 de tipuri de colagen2,4 care sunt clasificate în colageni care formează fibrilă (de exemplu, tipurile I, II, III), colageni care formează rețea (de exemplu, colagenul cu membrană bazală tip IV), colageni asociați fibrilelor cu întreruperi în triplele lor spirale sau FACIT (de exemplu, tipurile IX, XII) și altele (de exemplu, tipul VI). Colagenii care formează fibrile conțin domenii continue care formează tripla helix flancate de domenii non-colagenare amino- și carboxil-terminale. Aceste domenii necolagene sunt îndepărtate proteolitic și se formează helice triple asociat la teral în fibrile. Structurile supramoleculare nefibrile, cum ar fi rețelele de colagen IV din membranele subsolului și filamentele cu margele, sunt formate din colageni nonfibrilari. FACIT-urile nu se asamblează în fibrile de la sine, ci sunt asociate cu fibrile de colagen.
Reziduurile specifice de prolină din colageni sunt hidroxilate de prolil 4-hidroxilază și prolil 3-hidroxilază. Reziduurile de lizină selectate sunt, de asemenea, hidroxilate de lizilhidroxilază. Procolagenele fibrilare, după procesare, sunt secretate în spațiul extracelular unde sunt îndepărtate propeptidele lor. Colagenii rezultați se asamblează apoi în fibrile prin legături încrucișate covalente formate între reziduurile de lizină a două lanțuri de colagen printr-un proces catalizat de enzima extracelulară liziloxidaze (LOX). Coloana vertebrală colagenă dictează arhitectura, forma și organizarea țesuturilor. Proteoglicanii constau dintr-o proteină centrală de care sunt atașate lanțurile laterale glicozaminoglican (GAG). GAG-urile sunt polizaharide liniare, anionice, formate din unități de dizaharide repetate. Există patru grupe de GAG-uri: acid hialuronic, keratan sulfat; condroitină / sulfat de dermatan; și heparan sulfat, inclusiv heparină. Toate, cu excepția acidului hialuronic, sunt sulfatate. Lanțurile GAG foarte încărcate negativ permit proteoglicanilor să sechestreze cationii de apă și divalenți, conferind funcții de umplere a spațiului și de lubrifiere. Proteoglicanii secretați includ proteoglicanii mari, cum ar fi aggrecan și versican, proteoglicanii mici cu bogăție în leucină, cum ar fi decorina și lumicanul, și proteoglicanii cu membrană bazală, cum ar fi perlecanul. Sindecanii sunt asociați cu suprafața celulară, în timp ce serglicina este un proteoglican intracelular. Diversitatea moleculară a proteoglicanilor oferă o bază structurală pentru o multitudine de funcții biologice. De exemplu, agrecanul din cartilaj generează elasticitate și rezistență biomecanică ridicată la presiune. Decorina și lumicanul au un rol de reglare în asamblarea fibrilelor de colagen. Proteoglicanii interacționează, de asemenea, cu factorii de creștere și receptorii factorilor de creștere și sunt implicați în semnalizarea celulară5 și procesele biologice, inclusiv angiogeneza.
Familia lamininelor cuprinde aproximativ 20 de glicoproteine care sunt asamblate într-o rețea reticulată, împletită cu rețeaua de colagen de tip IV din membranele subsolului. Sunt heterotrimeri (400-800 kDa) constând dintr-un lanț α, unul β și un lanț γ. La vertebrate, au fost identificate cinci lanțuri α, trei β și trei γ. Multe laminine se autoasamblează pentru a forma rețele care rămân în strânsă asociere cu celulele prin interacțiuni cu receptorii de suprafață ai celulei. Lamininele sunt esențiale pentru dezvoltarea embrionară timpurie și pentru organogeneză.6
Fibronectina este esențială pentru atașarea și migrația celulelor, funcționând ca „lipici biologic”. trei tipuri de repetări: I, II și III. Fibronectina este secretată ca dimeri legați prin legături disulfidice și are situsuri de legare la alți dimeri de fibronectină, colagen, heparină și receptori de suprafață celulară. În repetarea FNIII10, există un Arg-important Sit de legare a celulelor Gly-Asp. Dimerii fibronectinei pot forma multimeri. Cu depunerea continuă, fibrilele sunt prelungite și îngroșate, iar fibrilele fibronectinei pot fi prelucrate în continuare într-o matrice insolubilă în deoxicolat.7
Elastina conferă elasticitatea țesutului supus întinderii repetate, cum ar fi vasele vasculare și plămânul. Este codificată de o singură genă la mamifere și este secretată ca monomer de tropoelastină 60-70 kDa. Tropoelastina, cu ajutorul fibulinelor, asociază h microfibrile pentru a forma fibre elastice. Toate tropoelastinele împărtășesc un aranjament caracteristic domeniului secvențelor hidrofobe care alternează cu motive de reticulare care conțin lizină. Proteinele microfibrilare fibrilinele și glicoproteina-1 asociate cu microfibrilele interacționează direct cu elastina și sunt importante pentru nucleația și asamblarea acesteia.2 O caracteristică crucială a fibrei elastice, esențială pentru funcționarea corectă a acesteia, este legarea încrucișată extinsă a tropoelastinei mediată de LOX, care oxidează reziduurile selective de lizină în legătura peptidică cu alizina. Există două legături încrucișate majore bifuncționale în elastină: dehidrolizinonorleucina, formată prin condensarea unui reziduu de alizină și unul de lizină, și alisină aldol, formată prin asocierea a două reziduuri de alizină. Aceste două legături încrucișate se pot condensa și mai mult între ele, sau cu alți intermediari, pentru a forma desmosină sau izodesmosină. Studiile de microscopie electronică și imagistică arată că tropoelastina este asamblată în agregate globulare mici pe suprafața celulei (microasamblare). Începe legătura încrucișată care are ca rezultat o pierdere de sarcini pozitive pe moleculă, permițând eliberarea de tropoelastină din celulă și asistând fuziunea globulară în prezența microfibrilelor (macroasamblare). Fibulin-4 are un rol în stadiile incipiente ale asamblării elastinei, iar fibulina-5 acționează pentru a lega elastina între matrice și celule.8
