Matriz extracelular de tejidos animales
Los tejidos no están formados únicamente por células. Una buena parte de su volumen lo constituye el espacio extracelular, el cual está ocupado por una intrincada red macromolecular que constituyen la matriz extracelular, que está compuesta por polisacáridos y proteínas muy diversas, secretadas localmente y ensamblados en una red compleja en íntima asociación con la superficie celular. En el tejido conjuntivo, la matriz es más abundante que las células, rodeándolas completamente y determinando las propiedades físicas del tejido. Los tejidos conjuntivos constituyen el esqueleto arquitectónico del cuerpo de los vertebrados, pero su cantidad presente en los diferentes órganos varía considerablemente: desde la piel y el hueso, en los que son los componentes mayoritarios, hasta el cerebro y la médula espinal, en los que únicamente son componentes minoritarios.
La matriz extracelular puede calcificarse, formando estructuras duras como el hueso y el diente o puede ser transparente como en el caso de la córnea o adoptar formas semejantes a tensores, las cuáles dan a los tendones su enorme resistencia a la tracción. En la interfase la matriz forma una lámina basal, estructura extremadamente delgada pero que al parecer juega un importante papel en el control del comportamiento celular.
Fig. 10. componentes de la matriz extracelular
Biosíntesis de colágena
Las dos clases principales de macromoléculas que forman la matriz son:
Ø Cadenas de polisacáridos del tipo de glucosaminoglucanos (GAG), los cuales normalmente se hallan unidos a proteínas mediante enlaces covalentes en forma de proteoglucanos.
Ø Proteínas fibrosas, pertenecientes a dos tipos funcionales: las de características fundamentalmente estructurales, colágena y elastina y las adhesivas como fibronectina y laminina.
El colágeno constituye una gran familia de proteínas fibrosas que se encuentran en todos los animales pluricelulares. Son secretadas por las células del tejido conjuntivo y por otros tipos celulares. Son los componentes más abundantes de la piel y de los huesos, por lo que son las proteínas más abundantes en mamíferos.
Cada una de las cadenas polipetídicas de colágena es sintetizada por los ribosomas unidos a membrana e incorporada a la luz del retículo endoplásmico (ER) como grandes precursores, denominados procadenas α. Estos precursores no sólo poseen en la región amino terminal el péptido señal necesario para transportar el polipéptido naciente a través de la membrana del ER, sino que también presentan otros aminoácidos suplementarios, denominados propétidos, situados en las regiones amino y carboxilo terminales. En la luz del ER determinados residuos de prolina y lisina son hidroxilados para formar hidroxiprolina e hidroxilisina respectivamente y algunos de los residuos de hidroxilisina son glucosilados. A continuación cada procadenas α se combina con otras dos mediante enlaces de hidrógeno, formando la molécula helicoidal de triple hebra denominada procolágena. Las formas secretadas de colágenas fibrilares (pero no los otros tipos de colágena), son convertidas en el espacio extracelular en moléculas de colágena mediante la liberación de los propéptidos.
Glucosaminglucanos y proteoglucanos
Los glucosaminoglucanos (GAG) están formados por largas cadenas no ramificadas de polisacáridos, compuestos a su vez por unidades repetidas de disacáridos. Se denominan GAG debido a que en dichos disacáridos, uno de los residuos es siempre un aminoazúcar (N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina). En la mayoría de los casos este aminoazúcar se encuentra sulfatado, siendo el segundo residuo un ácido urónico (glucurónico o idurónico). Debido a la presencia grupos sulfato o carboxilo en la mayoría de los residuos glucocídicos de los glucosaminoglucanos, éstos presentan una carga negativa. En función de dichos restos glucídicos, el tipo de enlace entre ellos, el número y localización de los grupos sulfato, se pueden distinguir cuatro grupos principales de GAG: 1. Ácido hialurónico, 2. Condroitín sulfato y dermatán sulfato. 3. Heparán sulfato y heparina. 4. Queratán sulfato.
Los proteoglucanos están compuestos por cadenas de GAG unidas covalentemente a una proteína central. Exceptuando el ácido hialurónico, los demás GAG se encuentran unidos covalentemente a una proteína, constituyendo los proteoglucanos, los cuales son sintetizados por la mayoría de las células animales. Como en el caso de casi todas las glucoproteínas, la cadena polipeptídica de los proteoglucanos o proteína central es sintetizada por ribosomas unidos a membrana, acumulados en el interior del retículo endolpásmico rugoso. La unión de las cadenas de polisacáridos a la proteína central tiene lugar, fundamentalmente, en el complejo de Golgi, inicialmente se une a un tetrasacárido de unión específico a un resto de serina de la proteína central el cual actúa como un cebador del crecimiento de la cadena de polisacárido; posteriormente se añade, en un solo paso, un residuo glucosídico mediante glucosiltransferasas específicas. Después de su secreción las moléculas fibrilares de procolágena son degradadas hasta moléculas de colágena, las cuales se organizan en fibrillas de colágena muchos mayores.
Fig. 12. Glucosaminglucanos y proteoglucanos
Otras proteínas estructurales de matriz extracelular
La matriz extracelular contiene varias proteínas adhesivas diferentes de la colágena que típicamente presentan varios dominios, cada uno de los cuales tienen lugares de unión específicos para otras macromoléculas de la matriz y para receptores de superficie celular.de esta forma estas proteínas facilitan tanto la organización de la matriz como el anclaje de las células a la matriz. La primera de ellas en ser bien caracterizada fue la fibronectina, una voluminosa glucoproteína presente en todos los vertebrados. Las diversas formas de fibronectina son producto de una maduración alternativa del RNA.
Las integrinas son receptores de crucial importancia debido a que constituyen los mecanismos principales de que disponen las células para unirse a la matriz extracelular y responder a ella. Están constituidas pos subunidades glucoproteícas transmembrana unidas entre si no covalentemente, denominadas α y β; ambas constituyen a la unión de las células a las proteínas de la matriz. Las integrinas pueden interaccionar con el citoesqueleto para unir las células a la matriz extracelular. Además las integrinas permiten al citoesqueleto y ala matriz extracelular comunicarse a través de la membrana plasmática, pueden activar cascadas de señalización intracelular.
Fig. 11. Microscopía electrónica de la fibronectina
http://www.ub.es/biocel/wbc/tecnicas/confocal.htm
Fig. 12. Fluorescencia de la fibronectina
http://www.unice.fr/ibdc/equipe/equipe.php?id=25
