Keratan sulfáty

Keratan sulfáty ( anglicky  keratan sulfát , KS) jsou polymerní sulfatované glykosaminoglykany . Obsaženo v kostní a chrupavčité tkáni, rohovce . Glykanový řetězec keratansulfátů je poly-N-acetyllaktosamin sulfonovaný na hydroxymethylové skupině. Na jednom konci je glykanový řetězec připojen k proteinu zvanému core („základní“; z anglického  core protein ); je obvykle součástí buněčného povrchu nebo součástí extracelulární matrix .

Podle typu spojení s proteinem se keratansulfáty dělí na dva typy: keratansulfáty typu I, které tvoří N-glykosylovou vazbu s asparagovým zbytkem proteinu (N-glykany), a keratansulfáty typu II, které tvoří O-glykosylovou vazbu se serinovými nebo threoninovými zbytky proteinu (O-glykany).

V různých tkáních, na které se váže keratansulfát, byla popsána celá řada základních proteinů ; [1] podobné spojení proteinu s řetězcem glykosaminoglykanu se nazývá proteoglykan .

Keratan sulfát byl poprvé izolován v roce 1939 z výtažků rohovky. [2] Na počátku 50. let byla studována její chemická struktura a jeden z výzkumníků Carl Meyer pojmenoval látku keratosulfát . [3]

Struktura a klasifikace

Stejně jako ostatní glykosaminoglykany je keratan sulfát lineární polymer . Hlavní disacharidová struktura, která tvoří keratansulfát, je: [-3Galβ1-4GlcNAcβ1-]. Na rozdíl od jiných glykosaminoglykanů neobsahuje keratansulfát ve své disacharidové jednotce uronové kyseliny , jejich místo zaujímá D-galaktóza . Druhým členem je N-acetylglukosamin .

Původně byl keratansulfát rozdělen do dvou tříd podle místa detekce v těle: třída I (KSI) byla nalezena v rohovce, třída II (KSII) byla nalezena v chrupavce. Bylo zjištěno, že rohovkový keratansulfát se liší od chrupavky způsobem, jakým se váže na jádrový protein. Později se však ukázalo, že oba typy sloučenin se nacházejí v rohovce, chrupavce a dalších tkáních a nyní je keratan sulfát klasifikován nikoli podle lokalizace, ale podle struktury vazby: KSI je vázán přes dusík na asparagový zbytek proteinu je KSII vázán přes kyslík na serinový nebo threoninový zbytek. Při analýze mozkových proteoglykanů byl zaznamenán třetí typ sloučeniny: KSIII, podle Krusius et al., se váže na jádrový protein prostřednictvím manózy (KS-Man-O-Ser). [čtyři]

Rohovka podle jedné srovnávací studie obsahuje 10krát více keratansulfátu než chrupavka a 2-4krát více než jakákoli jiná tkáň . [5]

Řada proteoglykanů z rodiny SLRP (malý proteoglykan bohatý na leucin) je sjednocena pod názvem "keratan sulfát proteoglykany" ( anglicky  keratan sulfát proteoglykany, KSPG ); tyto proteiny, zejména keratocan , lumican , mimecan (osteoglycin), hrají důležitou roli při zachování průhlednosti rohovky.

Klinický význam

Podle řady studií je u skvrnité rohovkové dystrofie syntéza keratansulfátu změněna (typ onemocnění II) nebo zcela narušena (onemocnění typu I) [7] a pacienti mají mutace v genu CHST6 kódující enzym N-acetylglykosamin-6-O-sulfotransferáza.

Intracelulární depozita keratansulfátu se nacházejí u Morquiova syndromu ( mukopolysacharidóza typu VIa).

Jedna studie popsala zvýšenou expresi keratokanu keratansulfát proteoglykanu ve stromatu rohovky u keratokonu . [osm]

Chondrocyty a keratocyty rohovky , které normálně vylučují keratansulfát a keratansulfátové proteoglykany, mají tendenci transformovat se na fibroblastový fenotyp po poranění tkáně nebo jiném patologickém procesu, čímž se snižuje nebo zastavuje produkce keratansulfátu. Mozkové mikrogliální buňky také snižují syntézu keratansulfátu během zánětu; [9] jedna studie zaznamenala ztrátu keratansulfátu u Alzheimerovy choroby . [10] V jiných pracích je naopak zaznamenán nárůst exprese KS mikroglií při poškození. [11] K takovým změnám pravděpodobně dochází jak v rohovce, tak v chrupavce a v mozkových tkáních vlivem prozánětlivých cytokinů . [12]

Je popsána role KS při tvorbě gliových jizev u poranění mozku. [13]

Mutace v genu KERA , kódující keratansulfát proteoglykan keratokan, způsobují vzácnou změnu tvaru povrchu oka - cornea plana 2 (zploštění rohovky).

Literatura

• Recenze:
  • Funderburgh JL Keratan sulfát: struktura, biosyntéza a funkce  (anglicky)  // Glycobiology  : journal. - 2000. - říjen ( roč. 10 , č. 10 ). - S. 951-958 . — PMID 11030741 . ("Keratan sulfát: struktura, biosyntéza, funkce.")

Poznámky

1. ↑ Seznam proteinů spojených s keratansulfátem - z PMID 11030741
2. ↑ Suzuki, M. (1939) Protetická skupina rohovkového mukoidu. J. Biochem., 30, 185-191.
3. ↑ Meyer, K., Linker, A., Davidson, EA a Weissman, B. (1953) Mukopolysacharidy rohovky. J Biol. Chem., 205, 611-616.
4. ↑ Krusius T., Finne J., Margolis RK, Margolis RU Identifikace sialylovaného tetrasacharidu vázaného na manózu a keratansulfátových oligosacharidů v chondroitinsulfátovém proteoglykanu mozku  (anglicky)  // J. Biol. Chem.  : deník. - 1986. - Červen ( roč. 261 , č. 18 ). - S. 8237-8242 . — PMID 2941416 .
5. ↑ Funderburgh JL, Caterson B., Conrad GW Distribuce proteoglykanů antigenně příbuzných s rohovkovým keratansulfátovým proteoglykanem  //  J. Biol. Chem.  : deník. - 1987. - Srpen ( roč. 262 , č. 24 ). - S. 11634-11640 . — PMID 2957372 .
6. ↑ Klintworth GK Rohovkové dystrofie  //  Orphanet J Rare Dis : deník. - 2009. - Sv. 4 . — str. 7 . - doi : 10.1186/1750-1172-4-7 . — PMID 19236704 .
7. ↑ MAKULÁRNÍ DYSTROFIE, KOROHOVKA, 1; MCDC1  (nedostupný odkaz) - genetický katalog OMIM .
8. ↑ Wentz-Hunter K., Cheng EL, Ueda J., Sugar J., Yue BY Exprese keratokanu je zvýšena ve stromatu rohovek keratokonu   // Mol . Med. : deník. - 2001. - Červenec ( díl 7 , č. 7 ). - str. 470-477 . — PMID 11683372 .
9. ↑ Jander, S., Schroeter, M., Fischer, J. a Stoll, G. (2000) Diferenciální regulace mikrogliální imunoreaktivity keratan sulfátu prozánětlivými cytokiny a faktory stimulujícími kolonie. Glia, 30, 401-410.
10. ↑ Lindahl, B., Eriksson, L., Spillmann, D., Caterson, B. a Lindahl, U. (1996) Selektivní ztráta cerebrálního keratan sulfátu u Alzheimerovy choroby. J Biol. Chem., 271, 16991-16994.
11. ↑ Yin J., Sakamoto K., Zhang H., Ito Z., Imagama S., Kishida S., Natori T., Sawada M., Matsuyama Y., Kadomatsu K. Transforming growth factor-beta1 upregulates keratan sulfát a chondroitin biosyntéza sulfátu v mikrogliích po poranění mozku  // Brain Res  . : deník. - 2009. - březen ( sv. 1263 ). - str. 10-22 . - doi : 10.1016/j.brainres.2009.01.042 . — PMID 19368826 .
12. ↑ Funderburgh JL Keratan sulfát: struktura, biosyntéza a funkce  (anglicky)  // Glycobiology  : journal. - 2000. - říjen ( roč. 10 , č. 10 ). - S. 951-958 . — PMID 11030741 .
13. ↑ Zhang H., Uchimura K., Kadomatsu K. Mozkový keratansulfát a tvorba gliálních jizev   // Ann . NY Acad. sci. : deník. - 2006. - Listopad ( sv. 1086 ). - S. 81-90 . - doi : 10.1196/annals.1377.014 . — PMID 17185507 .  (nedostupný odkaz)

Tematické stránky	FMA
Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)