Glucosaminglicanos

Glucosaminoglicanos
Proteoglicanos
Hidratos de Carbono
Bioquímica I

GLUCOSAMINOGLICANOS
Los glucosaminoglicanos son polisacáridos
propios de los tejidos animales de origen
mesodérmico (conjuntivo, óseo, cartilaginoso),
particularmente de la matriz extracelular.
Por la introducción en su estructura de grupos
acídicos, presentan una elevada densidad de
carga eléctrica negativa.
Normalmente forman un copolímero del tipo
ABABAB..., que puede considerarse como la
repetición de un disacárido, por esta razón
los hemos denominado polidisacáridos.

Glucosaminoglicanos
Son polisacáridos estructurales que forman gran parte
de la matriz intercelular de tejidos mesodérmicos
(conjuntivo, cartílago, músculo, hueso) y que muy
frecuentemente se presentan unidos a un núcleo de
proteína, formando los llamados proteoglicanos (que
no se deben confundir con las glicoproteínas).
La estructura de los glucosaminoglicanos es la de un
copolímero ABABAB..., con diferentes grados de
polimerización, en el que A es un ácido urónico (ácidos
D-glucurónico o L-idurónico) mientras que B es un
aminoderivado, bien sea N-acetilglucosamina o Nacetilgalactosamina.
Con mucha frecuencia se encuentran además sulfatados,
lo cual aumenta la cantidad de sus cargas negativas

Características Comunes
1.- En casi todos, la unidad repetitiva básica es un
disacárido, formado por un ácido urónico (D-glucurónico
o L-idurónico) unido por un enlace (β 1→3) a un
aminoazúcar (N-acetil-glucosamina o N-acetilgalactosamina).
Este disacárido se une al siguiente por un
enlace (β 1→4). Son, por tanto, cadenas lineales donde
alternan enlaces (β 1→3) con enlaces (β 1→4).
2.- Los residuos de monosacáridos presentan grados
variables de sulfatación. El sulfato esterificado a los OH
alcohólicos aumenta el carácter polianiónico de estos
polisacáridos.

Proteoglicanos
3.- Con la excepción del ácido hialurónico, se presentan
unidos covalentemente a proteínas, formando los
proteoglicanos (también llamados mucopolisacáridos).
No hay que confundir proteoglicanos con glicoproteínas. En
los primeros, el componente glucídico es el más importante,
llegando a ser superior al 90% del peso de la molécula,
mientras que en las segundas es bastante menor oscilando
entre el 5 y el 60%.
La unión a la proteína es normalmente del tipo Oglucosídico,
y en ella interviene un trisacárido formado por
dos galactosas y una xilosa.
Sólo en el caso del queratán sulfato, la unión es del tipo Nglucosídico.

Clasificación
4.- La estructura general de los proteoglicanos
permite separarlos didácticamente en tres tipos:
pequeños, donde una o dos cadenas de
glucosaminoglicano se unen a una proteína de tipo
globular
grandes, donde 10-20 cadenas de glucosaminoglicano
se unen a una proteína de tipo fibroso con un dominio
globular en el extremo
muy grandes, donde numerosas (100 o más) cadenas
polisacáridas se unen a una proteína de tipo fibroso con
uno o dos dominios globulares en uno de sus extremos.

Proteoglicanos
- Consisten de una proteína central, que puede ser
transmembranal o extracelular. Polidisacáridos largos,
no ramificados, (glucosaminoglicanos) se unen
covalentemente a la proteína (por medio de residuos de
serina) en la superficie extracelular de las membranas o
en el espacio extracelular si la proteína ha sido
secretada
- Los polidisacáridos unidos tienen habitualmente una
carga neta negativa importante (muchos están
sulfatados), están altamente hidratados, y ocupan una
parte importante del espacio extracelular, lo cual es
adecuado para cumplir con su función de lubricantes y
filtros moleculares.
- Funcionan también ofreciendo una amplia superficie
donde se pueden fijar otros componentes de la matriz,
así como moléculas que llevan información reguladora,
tales como algunos factores de crecimiento.

Proteoglicanos (cont.)
- Son componentes de la mayor importancia de la matriz
extracelular, se encuentran también en el líquido
sinovial de las articulaciones, el humor vítreo del ojo, la
pared arterial, el hueso y el cartílago
Epitelio
sinovial
Cartílago
calcificado
Cápsula
articular
Hueso
Cartílago
Cavidad
articular

Unión básica GAG-Carbohidrato
a las Proteínas

Proteoglicanos
modo de enlace
La unión a la proteína es normalmente del tipo Oglucosídico,
y en ella interviene un trisacárido formado por
dos galactosas y una xilosa. Sólo en el caso del queratán
sulfato, la unión es del tipo N-glucosídico.

Proteoglicanos
modo de enlace

GLUCOSAMINOGLICANOS DE
INTERÉS BIOLÓGICO
ÁCIDO HIALURÓNICO
CONDROITÍN SULFATO A
CONDROITÍN SULFATO B
CONDROITÍN SULFATO C
QUERATÁN SULFATO
HEPARÁN SULFATO
HEPARINA

Las clases principales de unidades de
disacáridos encontradas en los
glicosaminoglicanos unidos a las
proteínas

ÁCIDO HIALURÓNICO
El disacárido que lo constituye esta formado por
ácido glucurónico y N-acetilglucosamina.
Su peso molecular (hasta 2 X 107 daltones) es el
mayor de todos los glicosaminoglicanos
Es abundante en el humor vítreo del ojo, en el
líquido sinovial de las articulaciones y en la
matriz extracelular de los tejidos de origen
mesodérmico.
Su abundancia de cargas negativas determina
que esté extraordinariamente hidratado. Es una
verdadera "esponja molecular".

Ácido Hialurónico
-{ácido glucurónico y N-acetilglucosamina} –
El ácido hialurónico difiere del resto de los glucosaminoglicanos
porque No está sulfatado y no se encuentra unido a proteínas.

CONDROITÍN SULFATO A
Pertenece a los proteoglicanos de estructura pequeña.
Está formado por unos 40-60 residuos de ácido
glucurónico y N-acetilgalactosamina 4-sulfato
distribuidos en una o dos cadenas.
El Condroitín Sulfato A es
particularmente abundante
en el tejido cartilaginoso
siendo responsable de la
elasticidad y la resistencia
a la compresión tan
necesarias para la función
de este tejido.

CONDROITÍN SULFATO A
El Condroitín Sulfato A es particularmente
abundante en el tejido cartilaginoso
siendo responsable de la elasticidad y la
resistencia a la compresión tan necesarias
para la función de este tejido.
La presencia del Condroitín Sulfato A en
los huesos y, particularmente, en las
válvulas del corazón es de gran
importancia.

Condroitín-4-Sulfato
-{ácido glucurónico y N-acetilgalactosamina 4-sulfato}-
La presencia del sulfato aumenta la densidad de cargas
negativas, pero, por su bajo peso molecular no impide la
difusión de macromoléculas como el hialurónico.

Condroitín-6-Sulfato
El CONDROITÍN SULFATO B está formado por ácido
glucurónico y N-acetilgalactosamina 6-sulfato. Se encuentra
asociado al condroitinsultafo A.
6
- {ácido glucurónico y N-acetilgalactosamina 6-sulfato} -

CONDROITÍNSULFATO C
El CONDROITÍNSULFATO C es llamado también Dermatán
sulfato. Está formado por ácido L-idurónico y N-acetilgalactosamina
6-sulfato. Está presente en la piel, los vasos
sanguíneos y válvulas del corazón.
- {ácido L-idurónico y N-acetilgalactosamina 6-sulfato} -

QUERATÁN SULFATO, HEPARÁN
SULFATO y HEPARINA
El disacárido básico del queratán sulfato no posee un ácido
urónico, está formado por D-galactosa y N-acetilgalactosamina
6-sulfato.
Puede contener proporciones variables de otros
monosacáridos (fucosa, manosa, ácido siálico o
galactosamina).
Suele estar presente en tejidos avasculares o de difícil
oxigenación: la córnea o los discos intervertebrales.
El disacárido básico del HEPARÁN SULFATO
consta de ácido D-glucurónico o L-idurónico y Nacetilglucosamina.
Puede estar sulfatado en diversas
posiciones.
La HEPARINA es parecida al heparán sulfato, pero es de
mayor peso molecular y su grado de sulfatación es
notablemente mayor. Destaca por sus propiedades
anticoagulantes.

Queratán Sulfato
- {D-galactosa y N-acetil-galactosamina 6-sulfato} -

Ácido Hialurónico

Queratán Sulfato

Condroitín-4-Sulfato

Glucosaminglicanos
Los Glucosaminglicanos (también llamados
mucopolisacáridos) son polímeros formados por la
repetición de unidades características de disacáridos.
Las subunidades monoméricas de disacáridos que los
constituyen están frecuentemente modificados por la
introducción de grupos acídicos, particularmente
sulfatos.
Los glucosaminglicanos pueden encontrarse unidos
covalentementemente a una proteína (proteína
central), formando grandes complejos llamados
proteoglicanos.

Algunos glucosaminoglicanos localizados en la superficie
de las células, del tipo de los heparan sulfatos, pueden
estar unidos de manera covalente a proteínas centrales que
formen parte de la estructura de la membrana celular.

Heparán Sulfato
El Heparan sulfato puede sintetizarse sobre una
proteína central como un polímero con residuos,
alternantes, de N-acetylglucosamina y ácido
glucurónico. Una vez formado el polímero puede ser
modificado:
– Las unidades de Ác. Glucurónico pueden ser
convertidas a ácido L-idurónico y posteriormente sulfatadas.
– La N-acetilglucosamina puede ser desacetilada y/o
sulfatada.
Estos segmentos modificados se encuentran dispersos
en pequeñas regiones de la molécula que se preserva
sin alteraciones de una manera que parece ser
específica de cada tipo celular.
Los segmentos modificados pueden ser reconocidos y
fijados por proteínas específicas que funcionan en las
interacciones celulares y en el reconocimiento de
señales.

Àcido D-glucuronate Glucurónico
4
H
6
COO −
H
OH
H
5
3
O
H
2
OH
H
1
El ácido Hialurónico es un glucosaminglicano formado
por la repetición de un disacárido formado por dos derivados
de la glucosa, el ácido glucurónico y la N-acetil-glucosamina,
unidos entre ellos por enlaces glucosídicos β(13) y al
siguiente disacárido por enlaces β(14).
Los Proteoglicanos constituídos preferentemente con ácido
hialurónico forman parte muy importante de la matriz
extracelular.
4
H
OH
OO
6
CH 2OH
H
H
5
3
O
H
2
H
1
NHCOCH 3
O
N-Acetil-D-Glucosamina
N-acetyl-D-glucosamine