I glicosamminoglicani, noti anche come mucopolisaccaridi, sono molecole polisaccaridiche lineari composte da unità disaccaridiche ripetute. Il termine “glico-” fa riferimento al galattosio o a zuccheri uronici, come l’acido glucuronico o l’acido iduronico, che sono connessi a amminoglicani, come la N-acetilglucosamina o la N-acetilgalattosammina. Queste molecole possono contenere uno o entrambi i monosaccaridi con gruppi solfato o carbossilato.
Tipi di glicosamminoglicani
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La varietà di glicosamminoglicani presenti nelle matrici extracellulari dei tessuti dipende dal tipo di blocchi zuccherini. Sono fondamentali componenenti dei proteoglicani, ai quali si legano formando catene che interagiscono con diversi componenti della matrice extracellulare (ECM), come laminina, collagene e fibronectina. Questi legami sono cruciali per l’adesione e la migrazione cellulare.
In base alle unità disaccaridiche ripetute che li compongono, i glicosamminoglicani possono essere suddivisi in quattro categorie principali: eparina (HP)/eparan solfato (HS), condroitin solfato (CS)/dermatan solfato (DS), cheratan solfato (KS) e ialuronano (HA). Il condroitin solfato, in particolare, è una molecola comune che presenta una catena di unità alternate formata da N-acetil-galattosammina e acido glucuronico. Le catene di condroitin possono includere oltre 100 di queste unità, ciascuna delle quali può essere non solfatata o presentare diverse solfatazioni.
Processo di sintesi
La biosintesi dei glicosamminoglicani ha origine nel citoplasma cellulare, dove cinque zuccheri attivati, derivanti dall’uridina difosfato (UDP), iniziano a essere sintetizzati. Tra questi zuccheri ci sono l’UDP-glucuronico, l’UDP-N-acetilglucosamina, l’UDP-xilosio, l’UDP-galattosio e l’UDP-N-acetilgalattosammina. Successivamente, questi zuccheri attivati dal citoplasma vengono traslocati nell’apparato del Golgi.
Un’eccezione a questa via biosintetica è rappresentata dall’acido ialuronico. I precursori dell’acido ialuronico, in particolare l’UDP-glucuronico e l’UDP-N-acetilglucosamina, non subiscono modifiche nell’apparato del Golgi; piuttosto, vengono trasportati direttamente alla membrana plasmatica per ulteriori elaborazioni. Gli altri glicosamminoglicani, invece, necessitano di una serie di modifiche, come la solfatazione, tramite il composto donatore di solfato 3′-fosfoadenosina-5′-fosfosolfato (PAPS). Nel Golgi, i glicosamminoglicani solfatati si legano covalentemente a proteine di ancoraggio, formando proteoglicani.
Per quanto riguarda il processo di ancoraggio, i glicosamminoglicani come l’eparina/eparan solfato, il condroitin solfato e il dermatan solfato si collegano al nucleo proteico attraverso un residuo di amminoacido serina, utilizzando un comune linker tetrasaccaridico. Il cheratan solfato, al contrario, è l’unico glicosamminoglicano solfatato che non si lega a un nucleo proteico tramite questo meccanismo, ma si associa attraverso diversi altri composti, a seconda del sottotipo di cheratan solfato.
Ruolo fisiologico
I glicosaminoglicani giocano un ruolo fondamentale nel modulare le vie di segnalazione cellulari, essenziali per una crescita cellullare adeguata e per l’angiogenesi. Intervengono anche in una serie di processi, quali la crescita cellulare, lo sviluppo neuronale, l’invasione virale, e le malattie neurodegenerative. Inoltre, promuovono la proliferazione, l’adesione cellulare, l’anticoagulazione e la riparazione dei tessuti.
Queste molecole interagiscono con una vasta gamma di proteine, fra cui proteasi, fattori di crescita, citochine, chemiochine e molecole di adesione. Tali interazioni consentono ai glicosaminoglicani di mediare numerosi processi fisiologici, come l’adesione cellulare e la segnalazione proteica. Le interazioni tra GAG e proteine giocano un ruolo significativo in diverse patologie, tra cui malattie cardiovascolari e infettive, contribuendo alla formazione di ossa, cartilagini, tendini, pelle e tessuti connettivi. Ad esempio, il cheratan solfato presente nella cornea regola la spaziatura delle fibrille di collagene, importante per garantire la chiarezza ottica, oltre a ottimizzare l’idratazione corneale durante il suo sviluppo per mezzo delle interazioni con le molecole d’acqua.
