Bioquímica - Matriz Extracelular

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Bioquímica - Matriz Extracelular (MEC)
- Complexos macromoleculares produzidos e exportados por células e que conferem
a tecidos suas características particulares em morfologia e função. É abundante em
tecidos conjuntivos.
- Três tipos de componentes: fibrilares (colágenos fibrilares e fibras elásticas), não
fibrilares (proteoglicanos e glicoproteínas não colágenas) e microfibrilas (colágeno
tipo VI).
1. Colágenos
- Componentes majoritários na MEC, contando com 24 tipos com variadas
características químicas e de organização estrutural.
- Formam fibrilas, fibras e feixes, fornecendo grande resistência mecânica a tecidos.
Tendões, muito fortes, são 90% colágeno.
- Também estão envolvidos em diferenciação e adesão celular e podem ser meios de
transmissão de informações às células sobre o que ocorre no meio extracelular (por
meio da fibronectina, uma proteína de adesão).
- Características bioquímicas e estruturais
- Formados por três cadeias alfa (95% da cadeia constituem em tripla hélice). Cada
cadeia contém repetições de uma sequência típica de AAs. Essas moléculas são
glicosiladas, processo que ocorre nos resíduos de hidroxilisinas. Normalmente,
quanto maior o número de glicosilações, menor o diâmetro das fibrilas de colágeno.
- O que é essencial à função do colágeno é a hidroxilação dos resíduos de
prolina e lisina, pois impactam na estabilidade de sua forma helicoidal (prolina) e na
capacidade de estabelecer ligações cruzadas (lisina), conferindo resistência
mecânica a tecidos.
- Os processos de hidroxilações mencionados são dependentes de duas
enzimas, sendo uma delas dependente da presença de ácido ascórbico. Sem
essa vitamina (C), a hidroxilação não ocorre de forma apropriada,
portanto, a capacidade de estabelecimento de ligações cruzadas fica
comprometida e, por fim, a resistência mecânica é rebaixada. O quadro
clínico correspondente é o escorbuto, conhecido por hemorragias e possível
queda de dentes.
- Essas ligações cruzadas são, então, de suma importância para que tecidos
desempenhem suas funções, mas o seu aumento leva à rigidez de estruturas. Isso
ocorre com o aumento da idade de um organismo, associado à diminuição da
síntese de proteínas, como o colágeno. Assim, ocorre enrijecimento de estruturas
como tendões (que, por isso, passam a se recuperar mais lentamente de lesões) e o
aparecimento de rugas e pregas na pele.
Síntese de Colágeno
- Ocorre em ribossomos aderidos RE. À medida que a síntese ocorre, muitas outras
reações vão ocorrendo também, como as já mencionadas glicosilações e
hidroxilações. Essas moléculas são secretadas para o meio extracel. na forma de
procolágeno e logo são convertidas em colágeno pela retirada de grupos N-
propeptídeo e C-propeptídeo. Alterações durante a síntese são a causa de muitas
doenças.
Fonte: CARVALHO, RECCO-PIMENTEL. A célula. 3. ed. - cap.27
- A presença desses propeptídeos impedem que um colágeno se associe a outro,
prematuramente, no interior da célula.
Fonte: CARVALHO, RECCO-PIMENTEL. A célula. 3. ed. - cap.27
2. Proteoglicanos
- São componentes não fibrilares (como proteoglicanos e glicoproteínas estruturais
não colagênicas), associados, muitas vezes, a fibrilares, como fibrilas de colágeno.
- Proteoglicanos são formados por uma proteína central ligada covalentemente a um
glicosaminoglicano (GAG, carboidratos formados por estrutura dissacarídica
repetitiva), que apresenta carga negativa.
- Essa carga é fundamental, pois permite interações com cátions, auxiliando a
retenção de água nos tecidos. Isso explicita a importância dos grupos “laterais”
GAG. Já a cadeia protéica central desempenha a função de molde em que se
ligarão os GAG, além de poderem interagir com outros açúcares, proteínas e
membranas.
- Glicosaminoglicanos (GAG) são açúcares de cadeia longa sem ramificações, que
conta com a presença de grupos carboxílicos e sulfato por dissacarídeo, faz com
que sua carga seja densamente negativa. São adicionados uma proteína central a
vão sofrendo sulfatações no Golgi.
- Ácido hialurônico (AH, mas é um GAG também): tem três características
que o diferenciam dos outros GAG - não se associa com proteínas centrais,
não é sulfatado e sua síntese ocorre por ação de enzimas na membrana de
células. É liberado no meio extracel. à medida que é sintetizado. É flexível e
muito longo, formando soluções muito viscosas, como as do humor vítreo,
além de desempenhar função de migração celular, necessária nos processos
de cicatrização e desenvolv. A unidade dissacarídica repetitiva é composta
por ácido glicurônico e um N-acetilglicosamino.
- Condroitin sulfato e dermatan sulfato (GAG).
- Heparan sulfato/heparina (GAG) - heparina está presente em grânulos dos
mastócitos, enquanto HS está presente em proteoglicanos presentes em
membranas de células e em alguns elementos da MEC.
- Ligação dos GAG à proteína central: À exceção do AH, todos os GAGs estão
ligados a uma proteína central. CS, DS, HS e heparina ligam-se à proteína em
resíduos de serina e são chamados de açúcares O-ligados.
- O Proteoglicanos do espaço intercelular: há os grandes e os pequenos.
- Grandes: agrecam (resistência à compressão) e versicam. Agrecam recebeu
este nome por sua grande capacidade de se ligar ao AH, formando grandes
agregados, com participação de uma link protein (proteína de ligação). Esse
complexo ternário é bem estável e formam agregados essenciais à retenção
de líquidos nas cartilagens, submetidas aos ciclos de
compressão-relaxamento. Quando a compressão é realizada, a água
presente no agregado de proteoglicanos é drenada para o espaço sinovial.
Quando há relaxamento, essa água volta por osmose novamente aos
proteoglicanos, pela suas fortes cargas negativas criadoras de pressão
osmótica.
- Pequenos: decorim (importância na fibrilogênese - regulando espssura de
fibrilas), biglicam e fibromodulim (ambos importantes na morfogênese).
- Proteoglicanos da membrana basal: tipo especializado de MEC, formado junto a
superfície basal de células epiteliais e endoteliais. Componentes desse membrana
basal são o colágeno IV, laminina e os proteoglicanos, sobretudo, perlecam, que
forma, com diferentes componentes da membrana uma estrutura firme e flexível, útil
para filtração - glomérulos renais-, guia para inervação de músculos, etc.
- Proteoglicanos da superfície celular: sua proteína central tem domínios intra,
trans e extracelular. Este último domínio pode ter um sítio para ação de proteases,
fundamental para liberação do proteoglicano da superfície celular. Exemplos:
sindecam, fibroglican, etc.
Fonte: CARVALHO, RECCO-PIMENTEL. A célula. 3. ed. - cap.27
3. Sistema Elástico
- Muitas estruturas são capazes de deformarem-se e voltarem à sua forma original
depois de cessada força distensora. Nesses tecidos há abundância de sistemas
elásticos.Exemplo: pele, parede artérias (em lâminas elásticas), sendo o nº de
lâminas dependente da pressão sanguínea de cada organismo. Arteríolas, sob
menor pressão, por exemplo, têm menos elementos elásticos.
- Fibras elásticas estão também presentes em cartilagens elásticas, como a epiglote.
- Duas proteínas principais: elastina e fibrilina (principal constituinte das microfibrilas).
- Fibrila é a principal proteína das microfibrilas do sistema elástico: é uma
glicoproteína. Pontes dissulfeto têm um papel importante na formação das estruturas
componentes de um sistema elástico, pois estabilizam a estrutura nativa propícia
para a formação de microfibrilas. Além disso, há ligações cruzadas estabelecidas
por meio de alterações no AA ácido glutâmico. Assim, microfibrilas são insolúveis.
- Abaixo, foto de microfibrila associada à elastina (que será abordada no próximo
tópico).
Fonte: CARVALHO, RECCO-PIMENTEL. A célula. 3. ed. - cap.27
- Elastina - Características fundamentais que garantem função elástica: presente
na porção amórfica das fibras e lâminas elásticas. Não sofre glicosilação, ao
contrário, praticamente, de todas as proteínas da MEC. Elastina é também insolúvel
e possui grande quantidade de ligações cruzadas.A sua sequência primária é a
intercalação de lisinas e alaninas, que formam um arranjo termodinamicamente mais
estável, considerando a vizinhança aquosa. Quando uma força distensiva é
aplicada, aminoácidos hidrofóbicos são expostos ao meio aquoso, algo não
termodinamicamente favorável. Então, eles tendem a se reagrupar, fugindo do meio
aquoso a que foram expostos.
Fonte: CARVALHO, RECCO-PIMENTEL. A célula. 3. ed. - cap.27
Fonte: CARVALHO, RECCO-PIMENTEL. A célula. 3. ed. - cap.27
Referência
CARVALHO, Hernandes F.; RECCO-PIMENTEL, Shirlei Maria. A célula. 3. ed. – Barueri,
SP: Manole, 2013.
Recomendação de Leitura
A célula - capítulo 27 - 3ª edição - Matriz Extracelular - pg. 445-466..