Proteoglycan

Hyaluronan을 제외한 모든 GAG는 단백질에 공유결합하여 proteoglycan을 형성한다.

Proteoglycan의 구조. GAG chain이 core protein에 연결되는 방식. o-linked glycosylation

구성

• Core protein: Membrane-bound ribosome이 합성하고 ER lumen으로 주입한다.
• GAG chain: Golgi apparatus에서 core protein에 부착된다. 먼저 serine side chain에 특정 linkage tetrasaccharide가 붙어 primer 역할을 하고, 이후 한 번에 하나씩 sugar가 추가된다.
• 변형(Modification): Golgi에서 sulfation (음전하 증가), epimerization (sugar의 configuration 변화) 등이 일어난다.

기능

Collagen과 glycoprotein이 위치하는, 고도로 hydrate된, gel-like 배경물질이 된다. 이를 polysaccharide gel이라 부르며, 이는

• 조직에 압력 저항 제공
• 혈액과 조직에 영양, 대사물질, 호르몬의 빠른 확산을 용이하게 한다.

다양성

Proteoglycan은 거의 무한한 heterogeneity를 가질 수 있다:

• 한 종류의 core protein도 매우 다양한 수와 종류의 GAG chain을 가질 수 있다.
• GAG의 disaccharide 반복 서열도 복잡한 sulfate group 패턴으로 변형될 수 있다.

대표적 Proteoglycan 예시

Decorin

Small proteoglycan인 decorin의 예시.

• 작은 proteoglycan으로 단 1개의 GAG chain을 가진다.
• Fibroblast가 분비한다.
• Collagen fibril에 결합하여 fibril 조립과 직경을 조절한다.
• Decorin을 만들지 못하는 쥐는 피부가 약하고 인장 강도가 감소한다.

Aggrecan

Large proteoglycan인 aggrecan의 예시.

• 연골(cartilage)의 주요 구성요소
• 거대한 proteoglycan으로 질량 약 3 × 10⁶ dalton
• 100개 이상의 GAG chain을 가진다
• Hyaluronan과 결합하여 더 큰 aggregate를 형성한다 (→ Proteoglycan aggregate)

Perlecan

Perlecan은 basal lamina의 주요 proteoglycan이다.

Basal lamina의 분자 구조 모델. Perlecan이 laminin, type IV collagen, nidogen과 함께 고도로 cross-linked된 단백질 및 proteoglycan network를 형성한다.

Perlecan은 laminin과 type IV collagen 사이를 연결하고, basal lamina의 구조적 integrity에 기여한다.