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Glicosaminoglicanos

Los glicosaminoglicanos (GAGs) son los heteropolisacáridos más abundantes del cuerpo. Estas moléculas son polisacáridos largos sin ramificaciones y contienen repeticiones de una unidad de disacáridos. Las unidades de disacáridos contienen una de dos azúcares modificadas, N-acetilgalactosamina (GaINAc) ó N-acetilglucosamina (GlcNAc) y un ácido urónico como el glucuronato ó iduronato. Los GAGs son moléculas negativamente cargadas con una conformación extendida que brinda alta viscosidad a una solución. Los GAGs están principalmente ubicados en la superficie de las células o en la matriz extracelular (MEC). Junto con la viscosidad que brindan los GAGs también se observa una compresibilidad baja la cual hace que estas moléculas sean ideales como líquido lubricante de las articulaciones. Al mismo tiempo, su rigidez brinda integridad estructural a las células y provee vías entre las células, permitiendo la migración celular. Los GAGs específicos de significancia fisiológica son el ácido hialurónico, dermatan sulfato, condroitin sulfato, heparina, heparan sulfato y queratan sulfato. A pesar de que cada GAG tiene un componente disacárido que predomina (ver la Tabla abajo), existe una heterogeneidad entre los azúcares que forman parte de cualquier clase de GAG.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El hialurónico es único entre los GAGs ya que no contiene ningún sulfato y no se encuentra unido de manera covalente a ninguna proteína como un proteoglicano. Sin embargo, si es parte de los complejos que se forman de manera no covalente con proteoglicanos en la MEC. Los polímeros de ácido hialurónico son de gran tamaño (con pesos moleculares entre 100.000–10.000.000) y pueden desplazar un gran volumen de agua. Esta propiedad les permite actuar como lubricantes y absorbentes de golpes.

Estructura de la componente del disacárido hyaluronates

Hialuronatos:

Compuestos de D-glucoronato + GlcNAc
unión tipo β(1, 3)
Estructura de la componente disacárido dermatan de sulfatos

Dermatan sulfatos:

Compuestos de L-iduronato (muchos contienen sulfato)
+ GalNAc-4-sulfato
unión tipo α(1, 3)
Estructura de la componente disacárido sulfatos de condroitina

Condroitina 4– y 6–sulfatos:

Compuesto de D-glucoronato
y GalNAc-4- o 6-sulfato
unión tipo β(1, 3)
(la figura contiene GalNAc 4-sulfato)
Estructura de la componente disacárido de heparinas

Heparina y Heparan Sulfatos:

Compuesto de iduronato-2-sulfato (D-glucuronato-2-sulfato)
y N-sulfo-D-glucosamina-6-sulfato
unión tipo α(1, 4)
(heparan tienen menos sulfato que las heparinas)
Estructura de la componente disacárido keratan de sulfatos

Queratan sulfatos:

Compuestos de galactosa + GlcNAc-6-sulfato
unión tipo β(1, 4)

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Características de los GAGs

GAG Localización Comentarios
Hialuronato Líquido sinovial, humor vítreo, MEC del tejido conectivo laxo Polímeros grandes, absorben golpes
Condroitin sulfato cartílago, hueso, válvulas cardiacas GAG más abundante
Heparan sulfato Membranas basales, componentes de las superficies celulares Contiene más glucosamina acetilada que la heparina
Heparina Componente de los gránulos intracelulares de los mastocitos que recubren las arterias de los pulmones, hígado y piel Contienen más sulfato que los heparan sulfatos
Dermatan sulfato Piel, vasos sanguíneos, válvulas cardiacas  
Keratan sulfato Córnea, hueso, cartílago agregado con condroitin sulfatos  

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Proteoglicanos

La mayoría de los GAGs en el cuerpo están unidos a proteínas centrales y así forman proteoglicanos (también conocidos como mucopolisacáridos). Estos GAGs se extienden perpendicularmente desde el centro como una estructura tipo cepillo. La unión de los GAGs a la proteína central involucra un trisacárido específico compuesto de dos residuos de galactosa y un residuo de xilosa (GAG–GalGalXyl–O–CH2–proteina). El trisacárido de unión está acoplado a la proteína central a través de una unión O-glicosídica a un residuo S en la proteína. Algunas formas de queratan sulfatos están unidos a la proteína central a través de una unión N-asparaginil. Las proteínas centrales de los proteoglicanos son ricas en residuos S y T lo cual permite la adhesión de múltiples GAG.

Structure of GAG linkage to protein in proteoglycans

Estructura de la unión de GAGs a la proteína en los proteoglicanos


Estructura de un tipo complejo proteoglicanos aggrecan

Estructura de un complejo de proteoglicanos de tipo aggrecan

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Importancia Clínica

Los proteoglicanos y GAGs realizan varias funciones vitales en el cuerpo, algunas de las cuales todavía no se han investigado.Una de las funciones, ya establecidas, de la heparina es su papel en la prevención de la coagulación sanguínea.La heparina abunda en los gránulos de los mastocitos que recubren los vasos sanguíneos.La liberación de la heparina de estos gránulos en respuesta a una lesión y su ingreso al suero conlleva a la inhibición de la coagulación sanguínea de la siguiente manera: La heparina libre forma un complejo y simultáneamente activa a la antitrombina III, la cual a su vez inhibe todas las proteasas de serina de la cascada de coagulación. Este fenómeno ha sido provechoso clínicamente en el uso de la heparina inyectable para las terapias anti-coagulantes.

Varias enfermedades genéticas, por ejemplo la enfermedad del almacenamiento lisosomal, resultan de defectos en las enzimas lisosomales responsables del metabolismo de los GAGs asociados a la membrana. Estas enfermedades, conocidas como mucopolisacaridosis (MPS) (en referencia a un término anterior, mucopolisacárido utilizado para los glucosaminoglicanos) resultan en una acumulación de GAGs dentro de los lisosomas de las células afectadas. Existen al menos 14 tipos de enfermedades asociadas al almacenamiento lisosomal que afectan al catabolismo de los GAG. Algunos de los ejemplos más frecuentes se indican en la tabla a continuación. Todos de estos desórdenes, excepto el síndrome de Hunter (herencia ligada a X), son heredadas de manera autosómica recesiva. Para ver un diagrama de las localizaciones de los defectos enzimáticos en la degradación de GAG ir a la página de Mucopolisacaridosis.

Tipo:Síndrome Defecto Enzimático GAG Afectado Síntomas
Hurler
MPSIH (MPS1H)
α-L-iduronidasa dermatan sulfato, heparan sulfato Anublamiento de la córnea, distosis múltiple, organomegalia, enfermedades cardiacas, enanismo, retraso mental, mortalidad temprana
Scheie
MPSIS (MPS1S)
α-L-iduronidasa dermatan sulfato, heparan sulfato Nublamiento de la cornea; enfermedad de la válvula aórtica, endurecimiento de las articulaciones; inteligencia y esperanza de vida normales
Hurler-Scheie
MPSIHS (MPS1HS)
α-L-iduronidasa dermatan sulfato, heparan sulfato Intermediario entre I H e I S
Hunter
MPSII (MPS2)
L-iduronato-2-sulfatasa dermatan sulfato, heparan sulfato Formas moderadas y severas, solo herencia ligada a X MPS, distosis múltiple, organomegalia, deformaciones faciales y físicas, no anublamiento de la cornea, retraso mental, muerte antes de los 15 años excepto en la forma moderada en la cual sobreviven hasta 20–60 años
Sanfilippo A
MPSIIIA (MPS3A)
heparan N-sulfatasa heparan sulfato Detorioro mental profundo, hiperactividad, piel, cerebro, pulmones, corazón y músculo esquelético están afectados en los 4 tipos de MPS-III
Sanfilippo B
MPSIIIB (MPS3B)
α-N-acetil-D-glucosaminidasa heparan sulfato fenotipo similar al III A
Sanfilippo C
MPSIIIC (MPS3C)
acetilCoA:α-glucosaminida-acetiltransferasa heparan sulfato fenotipo similar al III A
Sanfilippo D
MPSIIID (MPS3D)
N-acetilglucosamina-6-sulfatasa heparan sulfato fenotipo similar al III A
Morquio A
MPSIVA (MPS4A)
galactosa-6-sulfatasa keratan sulfato, condroitina 6-sulfato Anublamiento de la cornea, hipoplasia odontoide, enfermedad de la válvula aórtica, anormalidades esqueléticas características
Morquio B
MPSIVB (MPS4B)
β-galactosidasa keratan sulfato Severidad de la enfermedad similar a la IV A
MPS V, una denominación ya no utilizada
Maroteaux-Lamy
MPSVI (MPS6)
arilsulfatasa B
también llamada N-acetilgalactosamina-4-sulfatasa
dermatan sulfato 3 formas distintas que van desde moderadas a severas, enfermedad de la válvula aórtica, distosis múltiple, inteligencia normal, anublamiento de la córnea, rasgos faciales ásperos
Sly
MPSVII (MPS7)
β-glucuronidasa heparan sulfato, dermatan sulfato, condroitina 4-, 6-sulfatos hepatosplenomegalia, distosis múltiple, amplio espectro de severidad, hidropsia fetal
MPS VIII, una denominación ya no utilizada

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Michael W King PhD | © 1996–2017 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org

Última modificación: 5 de abril de 2015