Soluväliaine – Extracellular Matrix (ECM)

Soluväliaine - Kudoksia tukeva ja koossapitävä säikeinen rakenne, minkä solut tuottavat ympärilleen Sidekudos - Kudos, minkä toiminnassa soluväliaine on keskeisessä roolissa. - Luu, rusto, jänne, dermis jne.

Soluväliaine I) Säikeiset proteiinit -kollageenit ja elastiini II) Sidekudoksen glykoproteiinit -fibronektiini jne. III) Proteoglykaanit

Kollageenia on n. 25 % kaikesta proteiinista

soluväliaineen rakenneproteiini

Kollageenit Rakenne: - kolme a-ketjua toistensa ympärillä muodostaen kolmoisheliksin

Kollageenit Rakenne: - kolme a-ketjua toistensa ympärillä muodostaen kolmoisheliksin - jokaisen a-ketjun primaari-rakenne: gly-x-y (x=usein proliini ja y=usein hydroksiproliini)

gly-x-y (x=usein proliini ja y=usein hydroksiproliini)

Hydroxiproliini on tärkeä kollageenin stabiilisuudelle; Modifiointi vaatii c-vitamiinia

Kollageenisynteesin vaiheet - Transkriptio - Translaatio (ER:n sisälle preprokollageeni) - Signaalisekvenssin poisto (ER, prokollageeni) - Y-asemassa olevien proliini- ja lysiinitähteiden hydroksylaatio 4-hydroksiproliiniksi (ER) - Joidenkin X-asemassa olevien proliinitähteiden hydroksylaatio 3-hydroksiproliiniksi (ER)

Kollageenisynteesin vaiheet - Transkriptio - Translaatio (ER:n sisälle preprokollageeni) - Signaalisekvenssin poisto (ER, prokollageeni) - Y-asemassa olevien proliini- ja lysiinitähteiden hydroksylaatio 4-hydroksiproliiniksi (ER) - Joidenkin X-asemassa olevien proliinitähteiden hydroksylaatio 3-hydroksiproliiniksi (ER) - Glykosylaatio (ER) - C-propeptidien poikkisidokset, kolmoiskierteen muodostuminen (ER) - Siirto Golgin kautta ulos soluista - Propeptidien poisto (soluvälitila) - Spontaani säiemuodostus (soluvälitila) - Poikkisidoksien muodostuminen (Lysyylioksidaasi)

Kollageenien nimistö PROTEIINIT Tyypin I kollageeni koostuu kahdesta a1(I)-ketjusta ja yhdestä a2(I)-ketjusta Tyypin II kollageeni koostuu kolmesta a1(II)-ketjusta Tyypin IV kollageeni koostuu kolmesta a-ketjusta, jotka voivat olla eri yhdistelmiä a1(IV), a2(IV), a3(IV), a4(IV), a5(IV) ja a6(IV)-ketjuista GEENIT Vastaavat geenit on nimetty COL1A1, COL1A2 COL2A1 COL4A1, COL4A2 jne

Kollageenit 1) Säikeitä muodostavat kollageenit. Esim Kollageenit 1) Säikeitä muodostavat kollageenit Esim. I (luu, jänteet, dermis jne), II (rusto) 2) Verkkoja muodostavat kollageenit Esim. IV (tyvikalvot) 3) Helminauhamaiset säikeet (VI) 4) Ankkuroivat säikeet (VII) 5) FACIT = säikeitä päällystävät kollageenit Esim. IX ja XII 6) Transmembraani kollageenit (XIII ja XVII) 7) Multipleksiinit (XV ja XVIII)

Tyvikalvot - Erottavat epiteelin tai endoteelin sidekudoksesta (ihon epidermiksen alla olevasta dermiksesta) - Estävät solujen liikkumisen puolelta toiselle (tulehdussolut ja syöpäsolut voivat liikkua tyvikalvojen läpi) - Toimivat molekyylifilttereinä - Toimivat solujen kiinnittymisalustoina

Tyvikalvo Laminiini- ja collageeni IV -verkot

Laminiini

Lihassolu iho

nidogeeniproteiini (entaktiini) Laminiini- ja kollageeniverkot yhdistaa toisiinsa nidogeeniproteiini (entaktiini)

Tyvikalvojen molekulaarinen rakenne Nidogeeni/Entaktiini Tyypin IV kollageeni Laminiini Perlekaani Fibuliini

Hemidesmosomi solun ja tyvikalvon liitoskohta a6b4-integriini Tyvikalvo (Lamina lucida) Laminiini-5 Tyvikalvo (Lamina denca) Laminiinit, tyypin IV kollageeni Lamina reticularis Ankkuroivat säikeet Tyypin VII kollageeni Ankkuroiva plakki Laminiinit, tyypin IV kollageeni

Fibronektiini - Antti Vaheri & Erkki Ruoslahti 1983 - Vain yksi geeni, mutta monta splicing-muotoa - Välittää solujan tarttumista kollageenisäikeisiin - Soluilla monta reseptoria - Välttämätöntä sikiön kehitykselle (solujen migraatio FN-pintaa pitkin) - Veressä maksan tuottamana, kudoksissa monet solut tuottavat

FIBRONEKTIINI dimeeri

FIBRONEKTIINI

FIBRONEKTIINI -solut tunnistavat RGD- sekvenssin - 1 geeni mutta vaihtelevalla silmukoinnilla tuotetaan n. 20 erilaista molekyylia

Proteoglykaanit - Ydinproteiini + glykosaminoglykaaniketju - Jopa 95% painosta hiilihydraatteja - GAG:t = Kerataanisulfaatti Dermataanisulfaatti Heparaanisulfaatti Kondroitiinisulfaatti negatiivisesti varautuneita, viskooseja, huonosti kasaan puristuvia -> hyviä voiteluaineita nivelissä yms.

Esimerkkejä proteoglykaaneista Pienet proteoglykaanit: Dekoriini (osallistuu kollageenin säiemuodostuk- seen) Heparaanisulfaatti proteoglykaanit: Syndekaanit (transmembraanisia kasvutekijöiden apureseptoreja) Perlekaani (tyvikalvot) Suuret ruston proteoglykaani-agregaatit: Agrekaani

Hyaluronaani - Ei ydinproteiinia (ei proteoglykaani) - Suuri glykosaminoglykaani - Jopa 50 000 disakkaridiyksikköä pitkä (20 mm) - Disakkaridi: Glukuronihappo/N-asetyyliglukosamiini - Ihossa, nivelnesteessä (voiteluaine), silmässä - Sitoo vettä, muodostaa viskoosin geelin - edesauttaa solunjakautumista (lisääntynyt eräissä syövissä)

Ruston aggregaaniaggregaatti Hyalrunonaani + useita aggregaaneja

Kollageenin hajotus Kollagenaasit: MMP-1 Yleisin kollagenaasi MMP-8 Neutrofiilien kollagenaasi MMP-13 Ruston kollagenaasi Hajottavat säikeitämuodostavan kollageenin (esim. tyypin I kollageenin) kahteen osaan (1/4 ja 3/4), jolloin kappaleet denaturoituvat (gelatiiniksi). Gelatinaasit MMP-2 MMP-9 Hajottavat suuret palaset pienemmiksi

Matriksin metalloproteinaasit Gelatinaasit Hajottaavat gelatiinia ja tyypin IV kollageenia Stromelysiinit Hajottavat soluväliaineen glyko- proteiineja (laminiinit, fibronektiini jne) MT-MMP:t Solukalvoon sidottuja

transmembrane domain type II inserts fibronectin hemopexin domain signal peptide hinge region propeptide Zn++ catalytic domain