Sulfato de queratán
Clase de compuestos químicos
Estructura química del sulfato de queratán

El queratán sulfato ( KS ), también llamado queratosulfato , es uno de varios glicosaminoglicanos sulfatados (carbohidratos estructurales) que se han encontrado especialmente en la córnea , el cartílago y el hueso . También se sintetiza en el sistema nervioso central , donde participa tanto en el desarrollo [1] como en la formación de cicatrices gliales después de una lesión. [2] Los queratán sulfatos son moléculas grandes y altamente hidratadas que en las articulaciones pueden actuar como un cojín para absorber el impacto mecánico .

Estructura

Al igual que otros glicosaminoglicanos, el sulfato de queratán es un polímero lineal que consiste en una unidad de disacárido repetida. El sulfato de queratán se presenta como un proteoglicano (PG) en el que las cadenas de KS están unidas a proteínas de la superficie celular o de la matriz extracelular , denominadas proteínas centrales. Las proteínas centrales de KS incluyen lumican , queratocan , mimecan , fibromodulina , PRELP , osteoadherina y agrecano .

La unidad básica de disacárido repetitivo dentro del sulfato de queratán es -3 Gal β1-4 GlcNAc6S β1-. Esta puede estar sulfatada en la posición de carbono 6 (C6) de uno o ambos monosacáridos Gal o GlcNAc . Sin embargo, se considera que la estructura primaria detallada de tipos específicos de KS está compuesta por tres regiones: [3]

  • Una región de enlace, en un extremo de la cual la cadena KS está unida a la proteína central.
  • Una región de repetición, compuesta por la unidad de disacárido repetitivo -3 Gal β1-4 GlcNAc β1- y
  • Una región de protección de cadena, que se encuentra en el extremo opuesto de la cadena KS a la región de enlace de la proteína.

El monosacárido manosa se encuentra dentro de la región de enlace del queratán sulfato tipo I (KSI). Los disacáridos dentro de la región repetitiva del KSII pueden estar fucosilados y el ácido N-acetilneuramínico recubre el extremo de todas las cadenas del queratán sulfato tipo II (KSII) y hasta el 70 % de las cadenas del tipo KSI. [4]

Clases de KS

Las designaciones KSI y KSII se asignaron originalmente sobre la base del tipo de tejido del que se aisló el sulfato de queratán. KSI se aisló del tejido corneal y KSII del tejido esquelético . [5] [6] Existen pequeñas diferencias en la composición de monosacáridos entre el KS extraído de ambas fuentes e incluso el KS extraído de la misma fuente. Sin embargo, las diferencias principales ocurren en la forma en que cada tipo de KS se une a su proteína central. [7] Las designaciones KSI y KSII ahora se basan en estas diferencias de enlace de proteínas. KSI está N -ligado a aminoácidos específicos de asparagina a través de N -acetilglucosamina y KSII está O -ligado a aminoácidos específicos de serina o treonina a través de N -acetilgalactosamina . [8] La clasificación basada en tejidos de KS ya no existe ya que se ha demostrado que los tipos de KS no son específicos de tejido. [4] También se ha aislado un tercer tipo de KS (KSIII) del tejido cerebral que está unido a aminoácidos serina o treonina específicos a través de la manosa . [9]

KSI corneal

La cantidad de queratán sulfato que se encuentra en la córnea es diez veces mayor que en el cartílago y de dos a cuatro veces mayor que en otros tejidos. [10] Es producido por los queratocitos corneales [11] y se cree que desempeña un papel de amortiguador dinámico de la hidratación corneal. En un trastorno progresivo poco frecuente llamado distrofia corneal macular (MCDC), la síntesis de queratán sulfato está ausente (MCDC tipo I) o es anormal (MCDC tipo II). [12]

KSI no corneal

La osteoadherina , la fibromodulina y la PRELP son proteínas centrales que se encuentran en el hueso y el cartílago y que están modificadas por cadenas de KS unidas a N. Las cadenas de KS unidas a osteoadherina y fibromodulina son más cortas que las que se encuentran en la córnea, normalmente de 8 a 9 unidades de disacárido de longitud. [13] Mientras que la KSI corneal está compuesta por una serie de dominios que muestran grados variables de sulfatación, el más largo de los cuales puede tener una longitud de 8 a 32 unidades de disacárido. La terminal no reductora de la fibromodulina KS es más similar en estructura a la terminal no reductora de un sulfato de queratán de tipo KSII que a la KSI corneal. Por lo tanto, se cree que la estructura de la KS está determinada por la disponibilidad específica del tejido de las glicosiltransferasas en lugar del tipo de enlace a la proteína central. [4]

KSII

El cartílago KSII está casi completamente sulfatado y consiste en monómeros disulfatados interrumpidos ocasionalmente por un único monómero de lactosamina monosulfatado. [8] La fucosilación también es común con fucosa ligada a alfa presente en la posición de carbono 3 de GlcNAc sulfatado , excepto en el caso del KSII traqueal donde esta característica está ausente.

Véase también

Referencias

  1. ^ Miller B, Sheppard AM, Pearlman AL (abril de 1997). "La expresión evolutiva de la inmunorreactividad similar al sulfato de queratán distingue los núcleos talámicos y los dominios corticales". J. Comp. Neurol. 380 (4): 533–52. doi :10.1002/(SICI)1096-9861(19970421)380:4<533::AID-CNE9>3.0.CO;2-2. PMID  9087531.
  2. ^ Zhang H, Uchimura K, Kadomatsu K (noviembre de 2006). "Sulfato de queratán cerebral y formación de cicatrices gliales". Ann. NY Acad. Sci. 1086 (1): 81–90. Bibcode :2006NYASA1086...81Z. doi :10.1196/annals.1377.014. PMID  17185507.
  3. ^ Tai GH, Huckerby TN, Nieduszynski IA (1996). "Múltiples extremos de cadena no reductores aislados de sulfatos de queratán corneal bovino". J. Biol. Chem . 271 (38): 23535–23546. doi : 10.1074/jbc.271.38.23535 . PMID:  8798563.
  4. ^ abc Funderburgh JL. (2000). "Sulfato de queratán: estructura, biosíntesis y función". Glicobiología . 10 (10): 951–958. doi : 10.1093/glycob/10.10.951 . PMID  11030741.
  5. ^ Meyer K, Linker A, et al. (1 de diciembre de 1953). "Los mucopolisacáridos de la córnea bovina". J. Biol. Chem . 205 (2): 611–616. doi : 10.1016/S0021-9258(18)49203-4 . PMID:  13129238.
  6. ^ Meyer K; Hoffman P.; Linker A. (1958). "Mucopolisacáridos del cartílago costal". Science . 128 (3329): 896. Bibcode :1958Sci...128..896M. doi :10.1126/science.128.3329.896. PMID  13592269.
  7. ^ Seno N, Meyer K, et al. (1 de marzo de 1965). "Variaciones en queratosulfatos". J. Biol. Chem . 240 (3): 1005–1019. doi : 10.1016/S0021-9258(18)97528-9 . PMID  14284693.
  8. ^ ab Nieduszynski IA, Huckerby TN, et al. (1990). "Existen dos tipos principales de sulfatos de queratán esqueléticos". Biochem. J . 271 (1): 243–245. doi :10.1042/bj2710243. PMC 1149539 . PMID  2222415. 
  9. ^ Krusius T, Finne J, et al. (25 de junio de 1986). "Identificación de un tetrasacárido sialilado unido a manosa O-glicosídica y oligosacáridos de sulfato de queratán en el proteoglicano de sulfato de condroitina del cerebro". J. Biol. Chem . 261 (18): 8237–8242. doi : 10.1016/S0021-9258(19)83901-7 . PMID  2941416.
  10. ^ Funderburgh JL; Caterson B.; Conrad GW. (1987). "Distribución de proteoglicanos antigénicamente relacionados con el proteoglicano de sulfato de queratán corneal". J. Biol. Chem . 262 (24): 11634–11640. doi : 10.1016/S0021-9258(18)60856-7 . PMID  2957372.
  11. ^ Funderburgh JL, Mann MM, Funderburgh ML (noviembre de 2003). "El fenotipo de queratocitos media la estructura de los proteoglicanos: un papel de los fibroblastos en la fibrosis corneal". J. Biol. Chem. 278 (46): 45629–37. doi : 10.1074/jbc.M303292200 . PMC 2877919 . PMID  12933807.  
  12. ^ Distrofia macular corneal, 1 - OMIM
  13. ^ Lauder RM, Huckerby TN, Nieduszynski IA (1997). "La estructura de las cadenas de queratán sulfato unidas a la fibromodulina del cartílago articular humano". Glycoconj. J. 14 ( 5): 651–660. doi :10.1023/A:1018552913584. PMID  9298700.
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