Glicoproteínas e proteoglicanas

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Glicoproteínas e proteoglicanas

Professor Doutor António Mata Biologia Oral, 2013/14

FMDUL

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Proteoglicanas

✓ O que são?

✓ Proteínas que contêm Glicosaminoglicanas (GAG) ligadas covalentemente

✓ ^GAG

✓ Cadeias longas de dissacarídeos de repetição

✓ (nome antigo : mucopolissacáridos)

Dr. João Silveira Prof Doutor António Mata Dra. Joana Marques

Proteoglicanas

✓ Características

✓ Teor em CH >> Glicoproteínas

✓ CH poderão representar até 95% peso molecular

✓ Nas GP : 1-60%

✓ GAG são polianiónicas - afinidade para

catiões - hidrofílicas

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Proteoglicanas

✓ Características

✓

Presentes na matriz extracelular

✓

Associadas entre si e a componentes estruturais

✓

Formam geles : barreira para moléculas de grandes dimensões

✓

Ocupam grande volume

✓

Ligação à proteínas adesivas da matriz

Proteoglicanas

✓ ^Exemplos

✓ Aggrecan (+ frequente no tec

cartilagíneo) Syndecan, betaglycan, serglycin, perlecan...

✓ Variam em função de

✓ Distribuição tecidual

✓ Natureza da proteína central /axial

✓ Natureza das GAG

✓ Função

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Aggrecan

✓

Mais comum no tecido cartilagíneo

✓

Grandes dimensões (2x10

³

kDa)

✓

Forma de centopeia

✓

Cadeia longa de ácido hialurónico (GAG) onde se ligam proteínas de uma forma não

covalente

Interacção com outras PGs

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Biossíntese das Pg

1. RER: síntese da proteína axial

2. RER e Golgi: ligações específicas resíduos sacarídeos

✓ 3 formas possíveis

o

Ligação glucídica em O (Xyl-Ser)

o

Ligação glucídica em O (GalNAc-Ser/Thr)

o

Ligação N-glicosamina [GlcNAc-Asn (átomo

de N)]

(Ser-Xyl-Gal-Gal-GlcUA....) Tetrassacárido de ligação

✓ Ligação Glucídica em O Xyl-Ser

• Transferência de resíduo de Xyl para a Ser pela UDP-xylose

• Adição de 2 resíduos de Gal

Biossíntese das PG

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Biossíntese das Pg

✓ Ligação glucídica em O (GalNAc -Ser)

✓ Queratana sulfato II

✓ Ligação de uma GalNAc a um resíduo de Ser/

Thr

✓ UDP-GalNAc

✓ Ligação N-glicosilamina (GlcNAc-Asn)

✓ Átomo de N do Asn

Biossíntese das PG

3. Golgi: Crescimento das cadeias polissacarídeas

✓ Adição sequencial de oses

✓ GLUCOSIL TRANSFERASES

✓

Especificidade

✓

1 enzima - 1 ligação

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Biossíntese das PG

4. Modificações finais

1. Epimerização 2. Sulfatação

Biossíntese das PG

✓ Epimerização

✓ Altera configuração -OH e -H em redor dos átomos de C

✓EPIMERASES

✓ Em resíduos de àc. urónico

✓ Glc-UA ⇨ IdUA

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Biossíntese das PG

✓ Sulfatação

✓Introdução de grupos sulfato

✓SULFATOTRANSFERASES

✓

3 -P-adenosil-5’-P-sulfato

✓ C

₂

, C

₃

, C

₄

e C

₆

✓ ⇧ carga -

Estrutura das PG

✓ Heteropolissacáridos ligados

covalentemente a proteínas específicas

✓ Fracção glucídica + representativa

✓ pelo menos 1 dos açúcares constituintes tem que ser GAG

✓ GAG ≠ ou = (80 unidades sacarídeas)

✓ Ligadas a proteína central (a maioria)

✓ Região globular: porção terminal

✓

Interage covalentemente com HA

✓

Ligações electroestáticas

Agregados de PG

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Estrutura das PG

✓ Agregados de PG

✓ Proteínas de ligação

✓

Estabelecem interacções porção terminal proteínas axiais (PA)

✓

Estabilização ligações GAG e PA

!

✓ Tecido cartilagíneo

✓

Agregado central de HA

✓

Ligação periférica de PGs

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Funções das PG

✓ Criação de um espaço altamente hidratado entre as células

✓ “filtros” selectivos para regulação da passagem de moléculas (PM, carga)

✓ Modeladoras da sinalização química intercelular

(FGF-heparan, TGF-β - decorina)

✓ Ligação e regulação de proteínas secretadas

✓ Co-receptores da membrana celular

Funções das PG

✓ Ligação e regulação de proteínas secretadas

✓

Imobilização ☹

✓

Bloqueio da actividade proteica ☹

✓

Reservatório para libertação diferida ☹

✓

Protecção de degradação proteolítica ☺

✓ ⇧ Efectividade de apresentação a receptores

☺

!

o Exemplo: libertação de quimioquinas em

locais de inflamação (⇧ tempo de acção)

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Funções das PG

✓ Co-receptores da membrana celular

✓ Ligação à memb. celular

✓

Proteína axial inserida na camada PL

✓

Ligada através de GPI

(Glicofosfatidilinositol)

✓ Algumas poderão actuar como receptores

✓ Syndecans (CS + SH)

✓

Fibroblastos, cél epiteliais

✓

Receptores de proteínas da matriz

✓

FGF

Glicosaminogliganas

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Glicosaminoglicanas

✓

Polissacarídeo não ramificado constituído por dissacarídeos de repetição

!

✓

N-acetil-...osamina

✓ (D-glucosamina ou D-galactosamina)

✓ +

✓ ácido urónico

✓ (GlcUA ou IdcUA) (ácido glucorónico-L ou ác. Idurónico -L)

✓ (excepto no sulfato de queratana)

GAGs

✓ Todas têm grupos sulfato

!

✓ Ácido hialurónico

✓ não se liga covalentemente a proteína

✓ Não apresenta grupos sulfato

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GAGs

✓ Características

✓ Carga negativa

✓ Natureza linear

✓ Formam estruturas globulares compactas

✓ Tendem a formar cadeias extensas

✓ Grande volume relativamente à massa

✓ Função de suporte mecânico

✓

Volume

✓

Resistência matricial a forças compressivas

GAG

✓ 7 tipos identificados

Secreção –Heparina

–Sulfato de heparana (HS) Estruturais

–Ácido hialurónico (HA)

–sulfato condroitina 4 e 6 (CS) –Sulfato de queratana I e II (KS) –Sulfato de dermatana (DS)

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GAG

✓ Características comuns a cada tipo de GAG:

✓ Configuração e organização glucídica próprias

✓ Tipo de ligação à proteína axial comum

✓ Mesmo tipo de proteínas ligadas

✓ Distribuição e função tecidual definidas

Ácido Hialurónico

✓ Cadeia não ramificada

✓ Unidades dissacarídeas ligações β(1-4)

!

✓ ⇧ MW

✓ Não sulfatado

✓ Não se liga a uma proteína central

✓ ⇧⇧ hidratado

GlcUA - β (1-3) - GlcNAc β (1-4) ...

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Ácido hialurónico

✓ Funções

✓ Capacidade de resistência à compressão

✓ Lubrificação

✓ Preenchimento de espaços

✓ Migração celular e molecular

✓ Estrutura

✓ Conformação helicoidal mono/

bicatenária

Ácido hialurónico

✓ Presente

✓ Humor vítreo

✓ Cartilagem

✓ Tecido conjuntivo laxo

✓ POLPA DENTÁRIA

✓ Hidrólise: HIALURONIDASE

✓ Controlo do turn-over tecidual

✓ Aplicação terapêutica no tratamento de

neoplasias

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Condroitina 4 e 6-Sulfato

✓ Muito abundante tecido cartilagíneo

✓ Unidades dissacarídeas de repetição semelhantes ao HA

✓ substituição da GlcNAc por GalNAc

✓ Ligação proteína axial :

✓ CS - Gal-Gal----O----Ser

GlcUA - β (1-3) - GalNAc β (1-4) ...

4-/ 6-PO

₄

Agregados

✓ “Escovilhão de garrafa”

✓

PGs ricas em CS

✓

Proteínas de ligação

✓

HA

✓ Ligações natureza hidrofóbica

✓ Fixam Ca

²⁺

(17)

Sulfato de dermatana

✓ Pele, cartilagem, osso e córnea

!

✓ A partir da CS

✓ Epimerização C

₅

do GlcUA

✓ Ser---O---Xyl-Gal-Gal----SD

IdUA - α (1-3) - GalNAc β (1-4) ...

Sulfato queratana

✓ Córnea, cartilagem

!

✓ 2 tipos

✓

I: córnea (confere transparência)

✓

II: tecido conjuntivo(escovilhão garrafa)

✓ Poderão estar sulfatados em C

₆

✓ Tipo I e II ligam-se de forma ≠à proteína

GlcNAc - β (1-4) - Gal β (1-3) ...

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Heparina

!

✓ Início: GlcUA

!

✓ Final: 90% IdUA

GlcNAc

(sulfatado em N)

- α (1-4) - GlcUA/IdUA β (1-4) ...

5’ EPIMERASE

heparina

✓ Funções

✓ Secreção mastócitos

✓ Activa Plipase

✓ Anticoagulante

✓

Ligação aos factores XI e IX e Antitrombina III

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Sulfato de Heparana

✓ Presente em PG superfície celular

!

✓ ! resíduos sulfatados em N<heparina

✓ GlcUA>IdUA

!

✓ Funções:

✓

Receptores membranares

✓

Mediadores crescimento celular

✓

Comunicação celular

✓

Selectividade baseada em carga

GlcNAc - α (1-4) - GlcUA/IdUA β (1-4) ...

Organização matriz extracelular

✓ Associações GAG-GP grande volume

✓ Associação com :

✓ proteínas fibrosas da matriz

✓

(p.e. Colagénio + decorina)

✓ Lâmina basal

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Associação clínica

✓ Artrite

✓ PG funcionam como ag

✓ Osteoartrite

✓ Com idade

✓⇩ SC

✓⇧ HA

PG

✓ Efeito do envelhecimento

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Dr. João Silveira Prof Doutor António Mata Dra. Joana Marques41

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Glicoproteínas  Biossíntese

Biologia Oral

Professor Doutor António Mata

FMDUL, 2013/2014

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