Chondroitinsynthase

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Chondroitinsulfat

Chondroitinsulfat (CS) ist ein Glykosaminoglykan, das eine Schlüsselrolle in der Gewebeentwicklung und Morphogenese spielt und zudem zur Tumorentstehung und -progression beiträgt. Die Biosynthese von CS erfolgt durch das koordinierte Zusammenwirken verschiedener Enzyme, insbesondere Glykosyltransferasen und Sulfotransferasen. Die spezifischen Glykosyltransferasen, die zur Elongation von Chondroitin beitragen, wurden charakterisiert: Drei Enzyme, CHSY1, CHSY2 und CHSY3, verfügen über duale enzymatische Aktivitäten (Glucuronyltransferase- und Galactosaminyltransferase-Aktivität), während die beiden anderen, CSGlcA-T und CSGalNAc-T2, ausschließlich durch die Übertragung von Glucuronsäure bzw. N‑Acetylgalactosamin wirken.

Chondroitinase

Chondroitinase ist in Knorpelgeweben von Mensch und Tier weit verbreitet. Die arzneiliche Zubereitung enthält hauptsächlich zwei Isomere, Chondroitinsulfat A und Chondroitinsulfat C. Der Gehalt an Chondroitinsulfat im Knorpel variiert je nach Tierart und Alter.

Chondroitin-Synthase

Die CS-Biosynthese wird durch die Übertragung von GalNAc auf die Verknüpfungsregion eines GlcAβ1–3Galβ1–3Galβ1–4Xyl-Tetrasaccharid-Primers initiiert, der an einen Serinrest eines Core-Proteins gebunden ist. Anschließend erfolgt die Kettenpolymerisation durch alternierende Addition von GalNAc- und GlcUA-Resten. Die enzymatischen Aktivitäten, die die Initiierung bzw. Polymerisation von CS katalysieren, werden als Glykosyltransferase‑I‑ bzw. ‑II‑Aktivitäten bezeichnet. Bislang wurden sechs Glykosyltransferasen für die Chondroitin-Synthese identifiziert: Chondroitinsulfat-Synthase‑1 (CSS1)/Chondroitin-Synthase‑1 (ChSy‑1), Chondroitinsulfat-Synthase‑2 (CSS2)/Chondroitin-Polymerisationsfaktor (ChPF), Chondroitinsulfat-Synthase‑3 (CSS3)/Chondroitin-Synthase‑2 (ChSy‑2), Chondroitinsulfat-Glucuronyltransferase/Chondroitin-Synthase‑3 (ChSy‑3) sowie Chondroitin‑N‑Acetylgalactosaminyltransferase‑1 und ‑2.

Funktionen

• Regulation von Körperfunktionen – gemeinsam mit elastischen Fasern als Bestandteil von Kollagenfasern vorhanden – dient der Regulation des Bindegewebes und der Organfunktionen auf allen Ebenen. Bei einem Mangel an Mukopolysacchariden oder Kollagen können Zellen nicht mehr physiologisch funktionieren; daraus resultieren Gewebeschädigungen.
• Retention von Mikronährstoffen – Calcium-, Kalium-, Magnesium- und Natriumionen weisen eine besondere Affinität zu Mukopolysacchariden auf. Es ist bekannt, dass Mukopolysaccharide eine wichtige Rolle bei der Bewegung bzw. Regulation dieser gelösten Stoffe spielen. Darüber hinaus besteht ein enger Zusammenhang mit der Gehirnfunktion.
• Beteiligung an der Knochenbildung – Knochen bestehen im Wesentlichen aus Calcium und Phosphor. Chondroitinsulfat spielt während der Osteogenese eine wichtige Rolle beim Transport bzw. bei der Bereitstellung von Materialien, die für die Knochenbildung erforderlich sind.
• Frühe Wundheilung – Bei Verletzungen spielt Chondroitinsulfat eine wichtige Rolle bei der Wundreparatur. Ein Grund für die Förderung der Wundheilung ist, dass Chondroitinsulfat die Bildung von Granulationsgewebe unterstützt; in den letzten Jahren werden zudem tierische Mukopolysaccharide zur Prävention postoperativer Adhäsionen eingesetzt.
• Blutreinigung und Hemmung der Gerinnung – besitzt die Funktion, das Blut zu reinigen und gleichzeitig die Blutgerinnung zu hemmen. Diese Eigenschaft wird in der Prävention und Behandlung der Atherosklerose breit genutzt.