Solfato di cheratano (KS) è un glicosaminoglicano solfato caratterizzato dal suo scheletro poli-N-acetillattosamminico, presente prevalentemente nello stroma corneale, cartilagine e tessuti cerebrali. A differenza di altri glicosaminoglicani, il KS manca di acidi uronici e ottiene la sua natura anionica grazie alla solfatazione, contribuendo all'idratazione tissutale e all'integrità strutturale.
Struttura chimica
Il KS è composto da unità disaccaridiche ripetitive di D-galattosio (Gal) e N-acetil-D-glucosammina (GlcNAc) legate β1-4. La solfatazione avviene principalmente in posizione 6 della GlcNAc e variabilmente sulla Gal. Le catene mostrano eterogeneità regionale, inclusi tratti di poli-N-acetillattosammina non solfatati, domini mono-solfatati e regioni altamente solfatate, spesso terminate con acido sialico o fucosio. Il KS ha tipicamente un peso molecolare di 10–20 kDa per catena e si lega a proteine core come lumican, cheratocano e aggrecano tramite legami N- o O-.
Proprietà fisicochimiche
I gruppi solfato conferiscono carica negativa, migliorando l'idratazione e la viscoelasticità, sebbene il KS sia meno acido dei glicosaminoglicani contenenti acidi uronici. In soluzione forma spire estese e idratate e resiste alla degradazione enzimatica grazie a residui terminali. Il KS interagisce elettrostaticamente con cationi e proteine. Isoforme tessuto-specifiche includono KS-I (corneale; N-glicosilatione) e KS-II (cartilagine; legame O), riflettendo vie biosintetiche distinte.
Biosintesi e distribuzione
La biosintesi del KS inizia nell'apparato di Golgi con il trasferimento di GlcNAc su asparagina (KS-I) o su residui di serina/treonina (KS-II). I passaggi successivi coinvolgono galactosilazione, elongazione della catena via enzimi β1-4GalT e β1-3GlcNAcT, e solfatazione catalizzata da GlcNAc6ST e Gal6ST. Il KS è abbondante nella cornea —rappresentando fino al 90 % dei proteoglicani— e si trova anche nei dischi intervertebrali, tessuto cerebrale e cartilagine articolare, dove contribuisce all'organizzazione della matrice extracellulare.
Funzioni biologiche
Nella cornea, il KS preserva la trasparenza e regola lo spaziatura delle fibrille di collagene attraverso l'associazione con proteoglicani piccoli ricchi di leucina. Nella cartilagine e nei tessuti cerebrali fornisce ammortizzazione meccanica, modula interazioni con fattori di crescita (es. FGF, TGF-β) e supporta lo sviluppo e la plasticità neuronale. I pattern di solfatazione codificano specificità molecolare per la segnalazione cellulare, strutturazione della matrice extracellulare e regolazione dell'infiammazione.