Definiția matricei extracelulare
Matricea extracelulară poate fi gândită ca o suspensie de macromolecule care susține totul, de la creșterea țesutului local la întreținerea unui întreg organ. Aceste molecule sunt toate secreții făcute de celulele vecine. După ce sunt secretate, proteinele vor suferi schele. Schela, la rândul ei, este un termen folosit pentru a descrie structurile efemere care se formează între proteinele individuale pentru a produce polimeri proteici mai elaborați. Aceste structuri proteice rigide, deși temporare, vor conferi matricei o consistență vâscoasă. Se poate gândi la matricea extracelulară ca fiind în esență o supă celulară, sau un amestec de gel de apă, polizaharide (sau zaharuri legate) și proteine fibroase. Acest lucru ne conduce la o altă categorie de molecule găsite în matricea extracelulară numită proteoglican. Proteoglicanul este o cruce hibridă a unei proteine și a unui zahăr, cu un nucleu proteic și mai multe grupuri de zahăr cu lanț lung care îl înconjoară. Toate grupurile moleculare care alcătuiesc aceste macromolecule le vor conferi proprietăți speciale care vor dicta tipul de interacțiuni hidrofobe sau hidrofile la care pot participa.
La fel ca interacțiunile efemere pe care le formează în această soluție apoasă, structurile propriu-zise ale proteinelor sunt în special dinamice. Componentele moleculare găsite în structurile lor se schimbă întotdeauna. Remodelarea pe care o suferă este cu siguranță ajutată de enzimele proteazei găsite în matrice și poate fi modificată prin modificări post-translaționale. Matricea extracelulară are o valoare funcțională în tamponarea efectelor factorilor de stres locali în zonă. Dar vom discuta mai multe funcții pe care matricea le servește în detaliu mai jos.
Funcția extracelulară a matricei
țesutul poate fi considerat ca o rețea dinamică de celule și lichide. În ciuda apropierii lor una de cealaltă, celulele unui țesut nu sunt pur și simplu strânse între ele. În schimb, ele sunt distanțate cu ajutorul rețelei extracelulare. Matricea va acționa ca un fel de umplutură care se află între celulele altfel strânse într-un țesut. Mai mult, nu numai că matricea umple golurile dintre aceste celule, dar păstrează și un nivel de apă și echilibru homeostatic. Poate că cel mai important rol al matricei extracelulare, totuși, poate fi distilat până la nivelul de sprijin pe care îl asigură pentru fiecare organ și țesut.
Matricea extracelulară dirijează morfologia unui țesut prin interacțiunea cu celula- receptorilor de suprafață și prin legarea la factorii de creștere din jur care incită apoi căile de semnalizare. De fapt, matricea extracelulară stochează de fapt câțiva factori de creștere celulară, care sunt apoi eliberați local pe baza nevoilor fiziologice ale țesutului local. Pe de altă parte, morfologia unui țesut este un alt mod de a descrie „aspectul” sau aspectul organului sau țesutului. Prezența fizică a proteinelor și a zaharurilor în matrice are, de asemenea, avantajul de a amortiza orice forțe care ar putea fi plasate asupra mediului înconjurător. Acest lucru împiedică prăbușirea structurilor celulare sau celulelor delicate să intre în șoc. Deoarece matricea extracelulară este groasă și mineralizată în ciuda conținutului său bogat în apă, are funcția suplimentară de a menține celulele într-un țesut separat și fizic distinct.
Aplicațiile mai directe ale matricei extracelulare includ rolul său în susținerea creșterii și a vindecării rănilor. De exemplu, creșterea osoasă se bazează pe matricea extracelulară, deoarece conține mineralele necesare pentru întărirea țesutului osos. Țesutul osos va trebui să devin opace și inflexibile. Matricea extracelulară va permite acest lucru lăsând aceste procese de creștere să profite de oportunități ample pentru a recruta proteine și minerale extracelulare la construiți și fortificați scheletul în creștere. La fel, formarea țesutului cicatricial după o leziune va beneficia de matricea extracelulară și de rețeaua sa bogată de proteine insolubile în apă.
Componente ale matricei extracelulare
Matricea extracelulară este alcătuită în principal din câteva ingrediente cheie: apă, proteine fibroase și proteoglicani. Principalele proteine fibroase care construiesc matricea extracelulară sunt colagenii, elastinele și lamininele. Acestea sunt toate macromolecule proteice relativ rezistente. Rezistența lor conferă matricei extracelulare proprietățile sale de tamponare și rezistență la forță, care pot rezista presiunilor mediului fără a se prăbuși. Colagenul este de fapt o componentă structurală principală nu numai a matricei, ci și a animalelor multicelulare. Colagenul este cea mai abundentă proteină fibroasă produsă de fibroblasti, reprezentând aproximativ o treime din masa totală a proteinelor la animale. În matrice, colagenul va conferi celulei rezistența la tracțiune și va facilita aderența și migrarea celulă la celulă.Elastina este o altă fibră care va conferi țesuturilor capacitatea de a se retrage și de a se întinde fără a se rupe. De fapt, datorită faptului că elastina și colagenul se leagă și se leagă fizic, această întindere este limitată într-un anumit grad de colagen. Fibronectina este secretată mai întâi de celulele fibroblaste sub formă solubilă în apă, dar aceasta se schimbă rapid odată ce acestea se asamblează într-o rețea nedizolvabilă. Fibronectina reglează diviziunea și specializarea în multe tipuri de țesuturi, dar are și un rol embrionar special demn de menționat unde va ajuta la poziționarea celulelor în matrice. Laminina este o proteină deosebit de importantă. Este deosebit de bun la asamblarea sa în rețele de proteine asemănătoare unei foi care vor fi în esență „lipiciul” care asociază tipuri de țesuturi diferite. Va fi prezent la joncțiunile în care țesutul conjunctiv se întâlnește cu țesutul muscular, nervos sau epitelial.
Imaginea prezintă o ilustrare computerizată a structura tridimensională a proteinei de colagen
Rolurile proteinelor fibroase:
- Colagen – rezistență la întindere și întindere forță (adică formarea cicatricilor în timpul vindecării rănilor)
- Elastină – întindere și rezistență
- Fibronectină – migrarea și poziționarea celulelor în ECM și diviziunea celulară și specializarea în diferite țesuturi
- Laminina – rețele asemănătoare unei foi care vor „lipi” împreună tipuri diferite de țesut
Dimpotrivă proteinelor fibroase care rezistă împotriva întinderii, proteoglicanii vor rezista împotriva compresiei . Aceasta se referă la forțele care împing în jos țesutul care altfel l-ar „spăla” sau prăbuși. Această abilitate provine din grupul glicozaminoglican din proteoglican. Glicozaminoglicanul sau GAG-urile sunt lanțuri de zahăr care vor varia și, astfel, conferă moleculelor substanțe chimice diferite proprietăți. Mai mult, GAG-urile sunt cea mai puternic încărcată negativ celulele animale pe care le produc. Această sarcină va atrage GAG-urile către ioni de sodiu încărcați pozitiv. În țesutul viu, apa urmează mișcarea sodiului. atrage, de asemenea, ceea ce va conferi apei din matricea extracelulară o rezistență caracteristică la compresiune.
Test
1. Care dintre următoarele nu este un tip de proteină fibroasă menționat?
A. Elastin
B. Proteoglican
C. Colagen
D. Laminin
2. Identificați distincția dintre proteina fibroasă și proteoglicanii, conform articolului:
A. Proteina fibroasă este mai capabilă să manipuleze mediile apoase
B. Proteoglicanii au mai mult rol de umplutură în spațiile dintre celulele dintr-un țesut
C. Proteinele fibroase rezistă împotriva forțelor de compresie
D. Proteoglicanii rezistă împotriva forțelor de compresie