Proteoglycans and their heterogeneous glycosaminoglycans at the atomic scale.
Proteoglycans and their heterogeneous glycosaminoglycans at the atomic scale.
复制标题
蛋白聚糖及其在原子量表处的异质糖胺聚糖。
DOI：
10.1021/bm5018386
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发表时间：
2015-03-09
影响因子：
6.2
通讯作者：
Almond, Andrew
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sattelle, Benedict M.;Shakeri, Javad;Cliff, Matthew J.;Almond, Andrew
蛋白多糖的时空组织是细胞外基质生物学的基础，但这种微结构的原子尺度的一瞥被糖胺聚糖的大小和复杂性所掩盖。为了克服这一点，软骨素和皮肤素硫酸盐的多微秒水相模拟被抽象为先前的粗粒度模型，该模型被扩展到多相糖胺多聚糖和富含亮氨酸的小蛋白多聚糖。对序列和形状之间关系的探索导致了以下假设：蛋白多糖的大小取决于糖胺多糖的单位组成，但与序列排列无关。糖醛酸的构象平衡被邻近的氨基己糖磺化作用所调节，艾杜糖酸增加了糖胺多糖链的体积和刚性，而葡糖醛酸赋予了链的可塑性。因此，嵌段共聚糖胺聚糖包含能够与生长因子和胶原多价结合的微结构，在更大的链数时具有相互作用的协同作用。所描述的蛋白质多聚糖和多聚糖胺多聚糖的原子尺度视图为理解它们的基本信号和机械生物学作用以及新生物材料的开发提供了结构途径。
Proteoglycan spatiotemporal organization underpins extracellular matrix biology but atomic scale glimpses of this microarchitecture are obscured by glycosaminoglycan size and complexity. To overcome this, multi-microsecond aqueous simulations of chondroitin and dermatan sulfates were abstracted into a prior coarse-grained model, which was extended to heterogeneous glycosaminoglycans and small leucine-rich proteoglycans. Exploration of relationships between sequence and shape led to hypotheses that proteoglycan size is dependent on glycosaminoglycan unit composition but independent of sequence permutation. Uronic acid conformational equilibria were modulated by adjacent hexosamine sulfonation and iduronic acid increased glycosaminoglycan chain volume and rigidity, while glucuronic acid imparted chain plasticity. Consequently, block copolymeric glycosaminoglycans contained microarchitectures capable of multivalent binding to growth factors and collagen, with potential for interactional synergy at greater chain number. The described atomic scale views of proteoglycans and heterogeneous glycosaminoglycans provide structural routes to understanding their fundamental signaling and mechanical biological roles and development of new biomaterials.
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