Glicocálix: funções que cumpre e componentes - Ciência - 2023

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o glicocálice ou glucocálix é uma cobertura celular composta principalmente por carboidratos (carboidratos) que protege e cobre a membrana plasmática de certos protozoários, algumas células endoteliais e muitas espécies de bactérias.

Esta camada externa, muito propensa à hidratação, é constituída essencialmente pelos polissacarídeos que constituem as porções de carboidratos das glicoproteínas, glicolipídeos e proteoglicanos da membrana integral associados à camada externa da membrana plasmática e / ou parede celular.

A composição exata do glicocálice, assim como a sua estrutura, depende do tipo específico de célula considerado, bem como das condições físico-químicas e mecânicas a que esta célula está submetida no momento de sua análise.

O glicocálice desempenha várias funções no nível celular, incluindo fixação a diferentes superfícies, proteção contra agentes prejudiciais e prevenção contra dessecação (em bactérias), regulação da permeabilidade vascular e transmissão de forças físicas. para o citoesqueleto (em eucariotos).

Onde ele é encontrado e quais funções o glicocálice atende?

Muitas células na natureza apresentam glicocálice, mas entre elas se destacam procariotos como bactérias e eucariotos como células endoteliais vasculares de animais com sistema circulatório.

Os exemplos mais relevantes entre os seres vivos conhecidos são apresentados a seguir:

Glicocálice em procariontes

Os procariontes são representados por bactérias e arqueas. Ambos os tipos de organismos unicelulares geralmente apresentam envoltórios complexos, que desempenham funções muito importantes em termos de preservação de sua integridade.

O glicocálice das bactérias tem sido, talvez, o mais estudado dos procariotos, por isso sabe-se que dependendo das condições de crescimento e nutrição, essas células podem modificar não só a composição, mas também a aparência e / ou textura dos seu glicocálice.

Existem muitas espécies de arquéias e bactérias que apresentam glicocálice, entre cujas funções variadas estão:

- Barreira de proteção contra o meio ambiente

- Estabilidade celular

- Mobilidade

- Adesão a superfícies bióticas ou abióticas

- Formação de biofilmes ou biofilmes

- Comunicação com o meio ambiente e com outras células ao redor

- Estabelecimento de infecções

- Evasão do sistema imunológico dos organismos que infectam

- Entre outras

O que é um biofilme?

Para certas espécies de bactérias é comum observar o estabelecimento de grandes comunidades nas quais o glicocálice secretado por células individuais permite a formação de "camadas" ou "filmes" bem definidas, ou seja, uma espécie de "continuum" de bactérias.

Esses filmes permitem a adesão de comunidades bacterianas a superfícies sólidas, enquanto protegem as células nelas contidas contra vários agentes externos.

Nos biofilmes as células em uma comunidade podem se comunicar mais facilmente umas com as outras por meio de um processo chamado detecção de quorum, que envolve a produção e liberação para o meio extracelular de moléculas sinalizadoras que, ao atingirem determinada concentração, podem induzir alterações na expressão genética de várias células ao mesmo tempo.

Essa capacidade de comunicação intercelular, além da capacidade de troca de material genético, permite o desenvolvimento de resistência a antibióticos, portanto o estabelecimento desses filmes pode ser uma grande vantagem para micróbios patogênicos.

Glicocálice em eucariotos

Um grande número de células eucarióticas secretam um glicocálice ao seu redor e, para muitos organismos multicelulares, a presença deste é essencial para a comunicação e adesão intercelular.

Em humanos e outros mamíferos, por exemplo, o glicocálice desempenha papéis importantes nos sistemas digestivo e vascular.

No sistema vascular

As células endoteliais, ou seja, aquelas que revestem a porção interna dos "tubos" que constituem o sistema vascular, vivenciam constantemente diferentes forças e tipos de estresse, aos quais lidam graças à produção de glicocálice, que amortece as diferentes forças e pressões.

Devido ao glicocálice, que, como o das bactérias, forma uma camada espessa e gelatinosa ao redor da membrana plasmática das células endoteliais, essas células são capazes de se ligar a outras que são transportadas pelo sangue, como os leucócitos. e trombócitos, muito importantes para a coagulação.

No sistema digestivo

As microvilosidades que revestem a porção interna do intestino delgado, responsáveis pela absorção de nutrientes durante a digestão, secretam ao seu redor um glicocálice que lhes permite proteger-se do estresse a que estão constantemente submetidos no meio intestinal, principalmente em relação aos a presença de substâncias com pH extremamente baixo (ácidos).

Ao mesmo tempo, foi determinado que algumas das enzimas necessárias para a decomposição e absorção dos nutrientes dos alimentos estão presentes no glicocálice, daí sua importância.

Muitas outras células eucarióticas secretam um glicocálice ao seu redor, que forma, como nas bactérias, uma camada amorfa semelhante a um gel. Algumas funções adicionais que esta camada pode realizar incluem:

- Sinalização celular (por reconhecimento de padrões de glicosilação na superfície celular)

- Elicitação da liberação de fatores de crescimento

- Proteção celular contra substâncias exógenas ou pressões físicas

- Facilitação do movimento e movimento celular

- Adesão celular

- Transmissão das forças mecânicas exercidas sobre uma célula em direção ao citoesqueleto interno

Componentes do glicocálice

O glicocálice, como já mencionado, consiste em uma malha ou rede fibrosa formada por "fios" de açúcares e proteínas que se ligam, resultando em uma camada espessa e pegajosa, capaz de se hidratar em ambientes aquosos.

Portanto, os componentes mais ou menos genéricos desta cobertura extracelular são principalmente glicoproteínas, glicolipídeos e proteoglicanos, sua composição em termos de açúcares varia significativamente entre as diferentes células.

Tanto é verdade que o reconhecimento celular em muitos animais depende da identificação de padrões de glicosilação específicos na superfície das células, não apenas as suas, mas também estranhas e potencialmente perigosas.

Nas células endoteliais, por exemplo, a composição das células endoteliais varia constantemente, assim como sua espessura, por estar em equilíbrio dinâmico com os componentes que fluem no sangue.

Proteoglicanos

Os proteoglicanos são uma parte importante do glicocálice, muitos autores os apontam como o principal "esqueleto" dessa camada.

Essas moléculas consistem em um núcleo de proteína de tamanho variável ao qual se fixam números variáveis de cadeias de glicosaminoglicanos, compostos, por sua vez, por diferentes tipos de açúcares.

O núcleo da proteína permite a conexão entre a molécula e a membrana celular, seja por segmentos transmembranares hidrofóbicos ou pela presença de uma âncora de glicosilfosfatidilinositol (GPI, em eucariotos).

Entre as cadeias de glicosaminoglicanos que podem estar presentes em proteoglicanos estão o sulfato de heparano, sulfato de condroitina, sulfato de dermatano, sulfato de queratano e ácido hialurônico; todos eles contendo um ácido urônico e uma hexosamina.

Glicoproteínas

As glicoproteínas também são moléculas muito abundantes no glicocálice. Eles também consistem em proteínas "decoradas" com cadeias simples ou ramificadas de açúcares de comprimentos variados. Algumas dessas proteínas têm caudas citoplasmáticas, enquanto outras têm apenas segmentos transmembrana.

Alguns componentes solúveis

Dependendo do tipo de organismo, o glicocálice de algumas células pode ser enriquecido com fatores solúveis que também estão presentes no meio celular. No endotélio vascular, por exemplo, o glicocálice pode conter albumina, mucoides e outras proteínas solúveis, bem como íons e outras moléculas pequenas.

Referências

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