Upload
scott-durham
View
39
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Chemické složení extracelulární matrix. Petr Tůma. Živočišné tkáně. buňky + extracelulární prostor → vyplněn makromolekulami – extracelulární matrix pojiva – extracelulární matrix tvoří většinu hmoty tkáně extracelulární matrix a vlastnost tkáně šlachy – pevnost + pružnost - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Chemické složení extracelulární matrix
Petr Tůma
Živočišné tkáně• buňky + extracelulární prostor → vyplněn
makromolekulami – extracelulární matrix• pojiva – extracelulární matrix tvoří většinu hmoty
tkáně• extracelulární matrix a vlastnost tkáně
– šlachy – pevnost + pružnost– kost – tvrdost + hutnost– chrupavka – pružnost + tlumení nárazů– rosol v oku – měkkost + průhlednost– bazální lamina – kontrola buněk
Extracelulární matrix• mechanická opora tkání• aktivní funkce: regulace dělení, migrace i tvaru
buněkTvorba makromolekul ECM• syntéza přímo v tkáni fibroblasty
– chondroblasty v chrupavce– osteoblasty v kosti
Makromolekuly ECM• polysacharidové řetězce glukosaminoglukanů +
proteiny = proteoglykany• fibrilární proteiny: kolagen, elastin, fibronektin,
laminin
Komplexní uspořádání extracelulární matrix
1. buňka 2. buňka
Integriny
Kolageny
Fibronektiny
Glukosaminoglykanya proteoglykany
Glukosaminoglykany - GAG• pravidelně se opakující disacharidové jednotky
• aminocukry– N-acetylglukosamin– N-acetylgalaktosamin
• uronové kyseliny– D-glukuronová– L-iduronová
• sulfatace– negativní náboj – vyplňují prostor– přítomnost Na+ - váže vodu – odolnost tlaku
Třídy GAG• kyselina hyaluronová
– tvoří páteř proteoglykanu– neobsahuje sulfát– nekovalentně se váže s komplexem proteoglykanů– váže velké množství vody
Postranní řetězce glukosaminoglykanů
dermatansulfát• kůže, cévy, srdeční chlopně
heparinsulfát• žírné buňky kolem plicních
artérií, játra a kůže
keratansulfát• rohovka, kost, chrupavka
chondroitinsulfát• chrupavka, kost, srdeční
chlopně
Proteoglykany
kyselinahyaluronová
proteinovéřetězce
postranní řetězce glukosaminoglykanů(20-40 disacharidových jednotek)
• obrovské komplexní molekuly (Mr > 2.106)• 5 % protein + 95 % polysacharid
Vlastnosti GAG• vytváří gely a vyplňují extracelulární prostor
– váží vodu– odolnost proti tlaku– návrat původního tvaru tkáně
• selektivní molekulární síta– propouští molekuly o určité velikosti– heparan sulfát – bazální lamina ledvinových glomerulů
• vazba signálních molekul– proteinové růstové faktory – fibroblastový růstový faktor
• vazba na kolagenní fibrily– tvorba sítí– v kostech se na ně váží vápenaté soli (hydroxyapatit a uhličitan
vápenatý)
• adheze buněk a jejich migrace
Fibrilární proteiny - kolagen
• výskyt u všech mnohobuněčných živočichů• hlavní složka kůže a kostí – u savců 25% hmoty
všech proteinů• pevnost v tahu pojiv
Aminokyselinové složení• charakteristická sekvence: -Gly-X-Y-
– glycin - ⅓ ze všech aminokyselin– prolin - v pozici X nebo Y– 4-hydroxyprolin – v pozici Y– dále – 3-hydroxyprolin a 5-hydroxylysin– všechny další aminokyseliny
Posttranslační modifikace aminokyselin v endoplasmatickém retikulu
α-helix x kolagenový helixα-helix• pravotočivý• jeden závit
– 3,6 aminokyselin– 0,54 nm
• stabilizace– lineární H-vazby uvnitř řetězce
kolagenový helix• levotočivý• jeden závit
– 3,3 aminokyselin– 0,96 nm
• stabilizace– H-vazby mezi různými řetězci
Kolagen tvoří superhelix
Syntéza kolagenu v buňce
Endoplasmatické retikulum
• pre-prokolagen
Golgiho aparát• odštěpení prepeptidu• hydroxylace prolinu a lysinu• glykosylace 5OH-Lys• oxidace cysteinu• vytvoření superhelixu
prokolagen
Extracelulární modifikace kolagenuprokolagen• odštěpení propeptidu –
kolagenáza• oxidace Lys a 5OHLys
uspořádání tropokolagenůve fibrile
fibrila
tropokolagen
Stupně organizace kolagenu
α-helix
superhelix
fibrila
vlákno
Uspořádání kolagenu v pojivu
překližkové uspořádání(řez kůží pulce)
fibroblast
Typy kolagenůU savců identifikováno 12 základních typů kolagenů
(celkově známo něco přes 20 typů).– tvořící vlákna– tvořící sítě– transmembránové
Odlišují se typem polypeptidových řetězců v superhelixu.
• Typ I [α1(I)2α2(I)] – nejrozšířenější (90 % kolagenu v organismu)– v pokožce, šlachách, kostech a zubech
• Typ II [α1(II)]3 – v chrupavkách a sklivci
• Typ III [α1(III)]3 – kolagen embryonálního vývoje– později je nahrazen typem I
• Typ IV - bazální lamina epitelů• Typ V - stěna krevních cév
Poruchy syntézy kolagenu
• poruchy zesíťování a sestavování kolagenu
• defekt v enzymu kolagenázy
• defekt v enzymu lysyloxidázy
hyperelastická kůže
Elastin• kůže, stěny artérií, plíce – 50% hmoty stěny aorty• prostorová síť elastických vláken – 5krát roztažitelnější než
guma
Syntéza• vysoký obsah prolinu a hydroxyprolinu• sekretován jako tropoelastin – v blízkosti membrány
zesíťován – vazba mezi lysiny – desmosin• 2 typy segmentů
– hydrofóbní vlákno– propojovací segment
desmosin
Struktura elastinu
pružné hydrofóbnívlákno
spojovací segment
Fibronektiny• nekolagenní proteiny s vazebnými místy pro
makromolekuly ECM a membránové receptory• velké glykoproteiny vyskytující se u všech obratlovců
Struktura• dimery• vazebné domény pro: kolageny, integriny, fibrin
Isoformy• kódovány 1 genem s cca 50 exony – alternativní sestřich• plasmatický – rozpustný ve vodě
– cirkuluje v krvi– srážení krve + fagocytóza
• ostatní formy – nerozpustné ve vodě– propojení vláken ECM na cytoskelet přes integriny – adheze buněk, migrace buněk při gastrulaci
Fibronektiny – proteinová lepidla
Bazální lamina• 40-120 nm silná vrstva specializované ECM
– podkládá epitelové buňky – oddělení od pojiv – obklopuje svalové a tukové– v glomerulech ledvin tvoří filtr
• určuje polaritu buněk, ovlivňuje metabolismus, organizuje proteiny v plasmatické membráně
Složení bazální laminyLaminin• tvořen 3 polypeptidovými řetězci – α, β, γ• tvar kříže – disulfidové můstky• vazebné domény pro: kolagen IV, heparinsulfát,
integriny
Kolagen IV• není vláknitý• vytváří mnohovrstevnou síť
Chemické složení kostí• tvrdost + pevnost• kostní dřeň: tvorba krevních buněk• zásobárna: Ca2+ (cca 1 kg), fosfátů
anorganická složka:
• apatit – krystalická forma Ca3(PO4)2
– apatit karbonát Ca10(PO4)6CO3
– hydroxyapatit Ca10(PO4)6(OH)2
– fluoroapatit Ca10(PO4)6F2
organická složka:• kolagen (Typ I)• proteoglykany• alkalická a kyselá fosfatáza