Glicocalix: donde el individuo comprende que no está solo

Más allá de los proteoglucanos y las glucoproteínas

Cuando se explica bioquímica a alumnos de ciencias de la salud, al final del capítulo de las proteínas, debemos estudiar el glicocalix. Es un tanto aburrido porque su diversidad hace difícil sintetizar lo que supone el glicocalix en la biología. Es sencillo hablar de proteínas glomerulares y proteínas fibrosas, pero el temario se vuelve espeso cuando tenemos que hablar de las proteínas compuestas que se conjugan con azúcares. La complejidad de este tema radica en que no se conoce bien y por lo tanto, no se puede explicar con pasión.

Proteoglucanos: formados por glucosa, ácido urónico y proteína. Hay cinco proteoglicanos solubles presentes en el glicocálix: sulfato de heparán, sulfato de condroitina, sulfato de dermatano, sulfato de queratán y acido hialurónico. En mis clases digo que su función principal es la lubricación... para proteger a las membranas de la fricción... una explicación pobre e inexacta. Cosas de tener un temario muy extenso y poco tiempo (excusas)

Glucoproteínas: formadas por azúcares y proteínas. Por ejemplo, las mucinas salivales; en la sangre, la protrombina y las inmunoglobulinas; en las hormonas, las gonadotrópicas, y algunas ribonucleasas. La explicación que doy en clase es que los azúcares sirven como código de barras para que la célula sepa a donde mandar las proteínas y también que sirven para que el sistema inmune reconozca tejidos u órganos dependiendo de los "códigos de barras de azucar" que tengan las proteínas que los constituyen (una explicación a brocha gorda)

Engolosinados con el ADN y las proteínas hemos dejado a los azúcares de lado

Engolosinados con el ADN y las proteínas, los científicos hemos dejado a los azúcares de lado, debido a que los azúcares son la última frontera en biología. Lo que se conoce de azúcares está a años luz de lo que sabemos del ADN o de las proteínas. Es relativamente fácil trabajar con las proteínas o el ADN. Las técnicas están bien establecidas. Ayuda mucho el hecho que las proteínas son aminoácidos traducidos a partir de los tripletes de ADN. Así, si modificamos el ADN podemos producir cambios en las proteínas y eso nos ayuda a entender su función. No sucede lo mismo con los azúcares. Es difícil producir cambios en su estructura. En ciencia nos hemos limitado a inactivar las enzimas encargadas de que un azúcar se incorpore a una estructura mayor. Digamos que los biólogos moleculares han estado engolosinados trabajando con ADN y proteínas y han dejado los azúcares de lado.

Lo hermoso del glicocalix es que además de las funciones obvias de lubricación, de permitir un espacio para mantener la estructura de la célula o los órganos o para organizar el agua y los nutrientes es que se trata de un código de información ¿Alguien ha dicho código? Cuando hablamos de códigos atraemos a personas muy inteligentes a los que les gustan los retos. De repente lo aburrido se vuelve atractivo. Hoy en día, biólogos moleculares, de sistemas y computacionales están estudiando los códigos de azúcares, lo que se ha venido llamando el glucidoma, para comprender un nuevo lenguaje.

Y como siempre, el origen está en las bacterias

En las bacterias más primitivas, las arqueobacterias, además de la membrana plasmática, en el exterior tienen una pared celular constituídas de capas S de glucoproteínas, pseudopeptidoglicano o polisacáridos. En las eubacterias, la pared celular se compone de peptidoglicano que actúa como una malla que evita que la presión osmótica interna de la bacteria descomponga la membrana plasmática. Estas paredes celulares son estructuras organizadas, con límites definidos. Además, pueden tener un glicocalix que no tiene límites definidos y se deforma con facilidad. Además, pueden exudar materiales poliméricos para crear biopelículas. 

material exudado polimérico extracelular compuesto por Las proteínas y carbohidratos producidos por las bacterias en 1 la pared celular, 2  el glicocalix o 3 la biopelícula (biofilm) son un material exudado polimérico extracelular. Este material también está producido por células eucariotas las epiteliales de las superficies mucosas. Fuente

La primera vez que la humanidad se dio cuenta que nuestra herencia estaba escrita en el ADN fue en 1944, precisamente estudiando el glicocalix de Streptococcus pneumoniae. Recientemente, hemos descubierto el primer sistema de memoria colectiva estudiando las biopelículas de Pseudomonas aeruginosa. De esa manera, estamos descubriendo que ese glicocalix es algo más que una película mucosa de glucoproteínas. 

Las propiedades del glicocalix, que se estudian en las células y tejidos humanos, se exhiben, por tanto, en bacterias y en comunidades de bacterias como las biopelículas. El glicocalix es ese espacio de glucoproteínas y glucolípidos que sirve para mantener hidratadas a las células, que canaliza los nutrientes, que sirve como una especie de columna vertebral mucosa para el soporte de las membranas, contribuye al reconocimiento, comunicación y adhesión entre células. Los distintos tipos de glicocalix sirven también para identificar a una comunidad de células y así diferenciar lo propio de lo ajeno.

Las bacterias surgen hace 4000 millones de años y los seres pluricelulares, como nosotros, aparecen hace solo 1000 millones de años. Las tres cuartas partes del tiempo de evolución del glicocalix se dio exclusivamente en bacterias protozoos. Ese mecanismo de adhesión y reconocimiento entre células, con todo lo que ello implica: memoria, comportamiento social, diferenciar lo propio de lo ajeno, estaba ya listo antes de la aparición de organismos pluricelulares. En este momento, el glicocalix sirvió para guiar el movimiento de las células que empezaban a dividirse en linajes para que se agrupasen en tejidos.

Hoy en día, la medicina está comprobando que incorporar al glicocalix en nuestro mapa conceptual del cuerpo humano es imprescindible para entender múltiples procesos: la inmunidad de la infección, como defendernos del cancer, las enfermedades cardiovasculares, la compatibilidad de los transplantes o los defectos en el desarrollo embrionario.

Esta entrada ha servido de base para el prólogo de este libro