Της Μαριτίνας Λάππα,
Ο τρόπος λειτουργίας των έμβιων οργανισμών είναι ένα από τα μεγαλύτερα θαύματα της φύσης. Από τη μεταξύ τους αλληλεπίδραση, μέχρι τον αυστηρό συντονισμό των κυττάρων που τους αποτελούν, παρατηρούνται αμέτρητα φαινόμενα που στηρίζονται σε χημικές αντιδράσεις και διεργασίες, που πραγματοποιούνται ασταμάτητα. Ας εστιάσουμε όμως την προσοχή μας στον ανθρώπινο οργανισμό, ένα ζωντανό χημικό εργοστάσιο που αισθάνεται, κινείται, τρέφεται, μελετάει και ένα σωρό άλλα. Ακόμη και όταν φαινομενικά κοιμόμαστε, ο οργανισμός μας εξακολουθεί να δουλεύει. Όργανα, ιστοί, κύτταρα, μόρια και χημικές ενώσεις εργάζονται συντονισμένα και εξειδικευμένα χωρίς ευέλικτο ωράριο εργασίας κάθε δευτερόλεπτο που περνά. Ποιος να φανταζόταν ότι μια απλή(;), τυχαία(;) χημική ένωση, όπως η σεργλυκίνη θα ήταν τόσο απαραίτητη για τη μετέπειτα φυσιολογική και εύρυθμη λειτουργία του οργανισμού μας;
Τι είναι η σεργλυκίνη: xημική δομή & ταξινόμηση
Για να γίνει κατανοητή η δομή και η λειτουργία της σεργλυκίνης, θα πρέπει πρώτα να αντιληφθούμε πώς μοιάζει, σε ποια κατηγορία χημικών ενώσεων ανήκει και ποια είναι τα χαρακτηριστικά αυτής της κατηγορίας. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για μία πρωτεογλυκάνη. Οι πρωτεογλυκάνες είναι ουσιαστικά σύνθετα μακρομόρια, τα οποία αποτελούνται από έναν πρωτεϊνικό κορμό και από αλυσίδες γλυκοζάμινογλυκάνων, ομοιοπολικά συνδεδεμένα μεταξύ τους. Λίγο πιο αναλυτικά, ο πρωτεϊνικός κορμός του μακρομορίου, προέρχεται από την μεταγραφή και την μετάφραση του αντίστοιχου γονιδίου. Οι γλυκοζάμινογλυκάνες από την άλλη είναι γραμμικές, πολυσακχαρικές αλυσίδες, αρνητικά φορτισμένες οι οποίες δομούνται από επαναλαμβανόμενες μονάδες δισακχαριτών. Για να το κατανοήσουμε καλύτερα, ας φανταστούμε την ουρά ενός παραδοσιακού χαρταετού: τα κορδελάκια αντιπροσωπεύουν τις γλυκοζάμινογλυκάνες και το σκοινί που είναι δεμένα, τον πρωτεϊνικό σκελετό. Αυτή η συνένωση πρωτεΐνης και σακχάρων, η οποία πραγματοποιείται ενδοκυτταρικά στο σύμπλεγμα Golgi, μας δίνει ένα μόριο πρωτεογλυκάνης.
Ας στρέψουμε τώρα την προσοχή μας στην σεργλυκίνη. Ως πρωτεογλυκάνη, αποτελείται και αυτή από έναν πρωτεϊνικό κορμό και γλυκοζάμινογλυκάνες. Το γονίδιο που κωδικοποιεί το πρωτεϊνικό τμήμα βρίσκεται στο 10ο χρωμόσωμα του ανθρώπου. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι ο πρωτεϊνικός κορμός της σεργλυκίνης είναι πλούσιος σε αμινοξέα σερίνης και γλυκίνης, εξ ου και το όνομα της. Στην πραγματικότητα, αυτή η ιδιαιτερότητα του μορίου, είναι υπεύθυνη εν πολλοίς για την λειτουργία του, η οποία θα αναλυθεί παρακάτω. Το αμινοξύ σερίνη διαθέτει στην πλευρική του ομάδα ένα υδροξύλιο (-ΟΗ), το οποίο μπορεί να συμμετάσχει σε σχηματισμό δεσμού με σάκχαρα. Επομένως, τα αμινοξικά κατάλοιπα της σερίνης λειτουργούν ως θέσεις πρόσδεσης των γλυκοζάμινογλυκάνων. Από την άλλη, η γλυκίνη είναι το απλούστερο αμινοξύ, καθώς η πλευρική του ομάδα αποτελείται από μόλις ένα άτομο υδρογόνου (-Η). Αυτό καθιστά το αμινοξύ εξαιρετικά ευέλικτο και εύκαμπτο, δίνοντας την δυνατότητα στην σεργλυκίνη να διαμορφώνεται έτσι ώστε να χωράνε όλες οι πρόσθετες, μεγάλες σακχαρικές αλυσίδες των γλυκοζάμινογλυκάνων.
Η λειτουργία της σεργλυκίνης
Αναμφίβολα, δεν πρόκειται για ένα απλό μόριο. Αντιθέτως, μιλάμε για μια πρωτεογλυκάνη-πολυεργαλείο, χωρίς την οποία πολλοί κυτταρικοί τύποι δεν θα μπορούσαν να εκτελέσουν ορθά την λειτουργία τους. Η σεργλυκίνη εκφράζεται κατά κύριο λόγο στα αιμοποιητικά κύτταρα, όμως οι τελευταίες μελέτες δείχνουν ότι ο ρόλος της είναι εξίσου σημαντικός και σε άλλους τύπους κυττάρων, στους οποίους η πρωτεογλυκάνη μπορεί να συμμετέχει σε φυσιολογικές ή και παθολογικές διεργασίες. Αξίζει να σημειωθεί ότι, ανάλογα με τον κυτταρικό τύπο στον οποίο εκφράζεται, η σεργλυκίνη είναι «στολισμένη» με διαφορετικές γλυκοζάμινογλυκάνες. Με τον τρόπο αυτό, η δομή της αντανακλά την λειτουργία της και εξειδικεύεται κάθε φορά έτσι ώστε να συμβάλλει στις διαφορετικές ανάγκες του αντίστοιχου κυτταρικού τύπου.
Καταρχάς, ένας από τους κύριους ρόλους της σεργλυκίνης σχετίζεται με την δέσμευση και συγκράτηση βιοδραστικών μορίων. Πιο συγκεκριμένα, οι αρνητικά φορτισμένες γλυκοζάμινογλυκάνες της πρωτεογλυκάνης μπορούν να δημιουργήσουν ιοντικές αλληλεπιδράσεις με θετικά φορτισμένα, δραστικά μόρια. Σε κάθε κυτταρικό τύπο, η σεργλυκίνη είναι ικανή να «παγιδεύει» και να συγκρατεί διαφορετικά μόρια. Έτσι, αποφεύγονται οι τοξικές αποτυπώσεις των συγκρατημένων ουσιών, μέχρι την εξωκύττωση κατά την οποία τα κοκκία σεργλυκίνης-δραστικών μορίων έρχονται σε επαφή με την πλασματική μεμβράνη του κυττάρου και απελευθερώνουν το περιεχόμενο τους προς τον εξωκυττάριο χώρο, όπου χρειάζεται η δράση των «παγιδευμένων» ουσιών.
Και έρχομαι σε μια επιπλέον λειτουργία της σεργλυκίνης, της οποίας ο χαρακτήρας είναι ρυθμιστικός. Η διαδικασία της εξωκύττωσης συνεπάγεται την απελευθερωτική κίνηση των μορίων προς το εξωτερικό του κυττάρου. Η δομή της σεργλυκίνης, είναι η κατάλληλη ώστε σε συνδυασμό με τις επικείμενες χημικές μεταβολές να ευνοήσει την αποδέσμευση των προηγουμένως συγκρατημένων ουσιών στην απαραίτητη χρονική στιγμή. Με άλλα λόγια, η εν λόγω πρωτεογλυκάνη μπορεί να ελέγχει και να ρυθμίζει ποια μόρια και πότε θα πρέπει να απελευθερωθούν προκειμένου να εκτελέσουν την δράση τους. Η απουσία της σεργλυκίνης, θα καθιστούσε ασταθή την συγκεκριμένη διαδικασία, προκαλώντας πιθανότατα κυτταρική βλάβη.
Μάλιστα, αξίζει να σημειωθεί ότι η ικανότητα της σεργλυκίνης να δημιουργεί δεσμούς με άλλες ουσίες συγκρατώντας τες, συμβάλλει και στην προστασία εύθραυστων μορίων, όπως πρωτεϊνών και ενζύμων. Λίγο πιο αναλυτικά, η σεργλυκίνη παρέχει ένα προστατευμένο μικροπεριβάλλον σε ευαίσθητα μόρια και εμποδίζει την πρόωρη αυτοκατάλυσή τους, την στιγμή που η δράση τους για το κύτταρο θα κριθεί άμεσα απαραίτητη. Αν σκεφτούμε τις μακροπρόθεσμες συνέπειες του κυττάρου, θα μπορούσαμε να πούμε πως η έλλειψη της πρωτεογλυκάνης σε αυτή την περίπτωση, θα οδηγούσε σε σπατάλη ενέργειας, καθώς το κύτταρο θα συνέθετε μακρομόρια, ενώ θα μπορούσαν κάλλιστα να είχαν αποθηκευτεί αποτελεσματικά για ενδεχόμενη μελλοντική χρήση.
Η πιο ενδιαφέρουσα όμως διάσταση της σεργλυκίνης σχετίζεται με την συμμετοχή της στην μετάσταση καρκινικών κυττάρων. Τελευταία δεδομένα δείχνουν ότι το γονίδιο που απαιτείται για την παραγωγή της σεργλυκίνης, υπερεκφράζεται σε καρκινικά κύτταρα. Μια πιθανή εξήγηση είναι η εξής: η σεργλυκίνη αλληλεπιδρά και συνδέεται με ουσίες, οι οποίες διασπούν δομικά συστατικά του εξωκυττάριου περιβάλλοντος, όπως το κολλαγόνο. Με τον τρόπο αυτό, η μετακίνηση των καρκινικών κυττάρων σε άλλα σημεία του σώματος και επομένως η μετάσταση του όγκου καθίσταται ευκολότερη. Εν γένει, πρόκειται για ένα μόριο το οποίο σηματοδοτεί έναν επιθετικό καρκίνο. Σε περιπτώσεις που παρατηρείται η υπερέκφραση της σεργλυκίνης, προβλέπεται ότι τα καρκινικά κύτταρα παρουσιάζουν αντοχή στην χημειοθεραπεία, οι πιθανότητες για μετάσταση είναι υψηλές, ενώ οι πιθανότητες επιβίωσης του ασθενούς είναι χαμηλές.
Ολοκληρώνοντας, αξίζει να αναδειχθεί η αναγκαιότητα και ο απαραίτητος ρόλος ορισμένων μορίων όπως της σεργλυκίνης, των οποίων η δράση δεν είναι τόσο διαδεδομένη όσο άλλων μορίων όπως για παράδειγμα του DNA και παρά το γεγονός αυτό, βλέπουμε ότι σχετίζονται με κρίσιμες παθολογίες, όπως αυτή του καρκίνου. Τόσο η ενδοκυττάρια όσο και η εξωκυττάρια λειτουργία της συμβάλλει σε ζωτικής σημασίας κυτταρικά φαινόμενα, γι’ αυτό και επιστημονικές μελέτες εξακολουθούν να επικεντρώνονται στην ανακάλυψη περισσότερων δεδομένων γι’ αυτή. Ας αναγνωρίσουμε, λοιπόν, τον καίριο ρόλο όλων εκείνων των χημικών ενώσεων που συμμετέχουν ενεργά και ασταμάτητα σε πλήθος διεργασιών, το σύνολο των οποίων εξασφαλίζει τελικά την συντονισμένη κυτταρική αλληλεπίδραση και την εύρυθμη λειτουργία του οργανισμού.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Serglycin–structure and biology, NIH, διαθέσιμο εδώ
- Serglycin in human cancers, NIH, διαθέσιμο εδώ
- Insights into the key roles of proteoglycans in breast cancer biology and translational medicine, ScienceDirect, διαθέσιμο εδώ
