Los proteoglicanos son una gran familia de glicoproteínas formadas por un núcleo proteico al que se encuentran unidos covalentemente un tipo especial de polisacáridos denominados glicosilaminoglicanos (GAG).

Los proteoglicanos se encuentran unidos a la membrana celular en contacto con la matriz extracelular. Actúan como moduladores de señales en procesos de comunicación entre la célula y su entorno.

Muchas enfermedades hereditarias (como el síndrome de Simpson-Golabi-Behmel o el síndrome de Ehlers-Danlos) están asociadas a fallos en la biosíntesis de proteoglicanos o de GAG.

Clasificación

Los proteoglicanos se pueden clasificar atendiendo a dos criterios: según la proteína o según los GAGs.

Clasificación según el tipo de GAG

Atendiendo al tipo de glucosaminoglucano que se encuentre unido a la proteína, los proteoglicanos se pueden clasificar en:

• Proteoglicanos tipo heparán sulfato: el GAG es de tipo heparán sulfato, es decir, formado por repeticiones de un disacárido formado por N-acetilglucosamina y ácido glucurónico unidos mediante un enlace β1→4.
• Proteoglicanos tipo condroitín sulfato

Estructura

Las cadenas de polisacáridos son muy rígidas e hidrofílicas por lo que tienden a ocupar grandes volúmenes en relación a su masa formado geles: su elevada carga negativa hace que atraiga grandes números de cationes sobre todo Na⁺ que, debido a su capacidad osmótica hace que se retengan grandes cantidades de agua en la matriz extracelular, produciendo una presión de turgencia que capacita a la matriz a oponerse a fuerzas de compresión Salvo el ácido hialurónico los demás glucosaminoglucanos están unidos covalentemente a una proteína formando proteoglucanos. La cadena de proteína es sintetizada en ribosomas unido a la membrana acumulándose en la luz del retículo endoplásmico. La unión del glucosaminoglucanos a la proteína tiene lugar en el Golgi.

En principio los proteoglucanos poseen una heterogeneidad potencial casi ilimitada. Cada proteína central varía mucho en cuanto al número y al tipo de cadenas de glucosaminoglucanos que se une a ellas. Además en cada glucosaminoglucano el patrón repetitivo de los disacáridos puede ser modificado por una compleja distribución de grupos sulfatos Es difícil clasificarlos por su gran variedad, es mejor considerarlos como un grupo diverso de glucoproteínas muy glucosiladas cuyas funciones dependen tanto de su proteína central como de sus cadenas de glucosaminoglucanos.

Función

Dada su diversidad estructural los proteoglucanos también tienen una diversidad de funciones tanto en la matriz extracelular como en la célula.

En la matriz extracelular

• Mantienen hidratada la matriz extracelular
• Las cadenas de glucosaminoglucanos pueden generar geles de poros de diferente tamaño, por lo que pueden intervenir como filtro selectivo en la regulación del tráfico de moléculas y de células, seleccionándolas en función de su tamaño, su carga o ambas cosas.
• Los glucosaminoglucanos y proteoglucanos se asocian formando enormes complejos polímericos. También se asocian con otros elementos de la matriz extracelular como el colágeno y con redes proteicas de la lámina basal formado estructuras muy complejas.
• El agrecano rodea el cartílago y la ayuda a soportar las fuerzas de compresión

En la membrana plasmática

No todos los proteoglucanos son componentes secretados a la matriz extracelular. Algunos son componentes integrales de las membranas plasmáticas. Algunos actúan como correceptores que colaboran con los receptores de la superficie celular, tanto en la unión celular a la matriz extracelular como iniciando las respuestas de las células a algunas proteínas de señalización. Los más caracterizados son los sindícanos. Los proteoglucanos desempeñan un papel importante en la señalización celular ya que unen diversa moléculas de señalización. Pudiendo aumentar o disminuir su capacidad señalizadora.

Los proteoglucanos también se unen y regulan las actividades de otros tipos de proteínas de secreción, como enzimas proteolíticas y sus inhibidores. La unión del proteoglucanos podría afectar a la enzima por alguno de estos mecanismos. Se cree que los proteoglucanos actúan de todas estas maneras:

• Inmovilizando a la proteína cerca del lugar donde se secreta, restringiendo su alcance de acción.
• Bloqueando estéricamente la actividad de la proteína
• Proporcionando una reserva de proteína para su liberación posterior
• Protegiendo a la enzima frente a degradaciones proteolíticas, prolongando su acción
• Alterando o concentrando la proteína haciendo más efectiva su exposición a los receptores de superficie celular