Функции протеогликанов

N-ацетилированный сахар

Классификация протеогликанов (см учебник Щербак.И.Г.)

• Большие ПГ (агрекан, версикан)

• Малые ПГ, богатые лей

• мембранные (2 типа: клеточных и базальных мембран)

К коровому белку полисахариды ГАГ присоединяются различными связями:

1. О-гликозидная между серином и ксилозой

2. О-гликозидная между серином, треонином и N-ацетилглюкозамином

3. N-гликозиламидная между азотом аспарагина и N-ацетилглюкозамином

• 1) Связывание катионов К⁺, Na⁺;

• 2) Связывание воды;

• 3) Из-за высокой вязкости гиалуроновая кислота служит смазочным материалом в суставах;

• 4) Гиалуроновая кислота участвует в морфогенезе мезенхимальных клеток;

• 5) Все выше перечисленные свойства протеогликанов придают эластичность, тургор соединительной ткани.

Гликозоаминогликаны (ранее - мукополисахариды)
делят на 6 основных классов:

1) Гиалуроновая кислота (содержит повторяющиеся дисахариды из гексуроновой кислоты и N-ацетилгексозамина). Белка в ней не более 1-2%;

2) Хондроитинсульфаты - важная составная часть хряща, содержат довольно большое количество белка;

3) Дерматансульфаты характерны для дермы (кожи), резистентны к действию гиалуронидаз

4) Кератансульфаты: из роговицы глаза (кератансульфат I), из хрящевой ткани (кератансульфат II);

5) Гепарин известен, прежде всего, как антикоагулянт;

6) Гепарансульфаты.

Синтезируются гликозаминогликаны в фибробластах.
В конечном виде протеогликановая молекула представляет собой сложный агрегат.
Например, протеогликан хряща устроен следующим образом: олигосахаридные цепи кератансульфата и хондроитинсульфата ковалентно связаны с полипептидным остовом белковой субъединицы (кóровый белок). Эти субъединицы нековалентно связаны с длинной нитевидной молекулой гиалуроновой кислоты с помощью специальных связующих белков. Длина гиалуроновой кислоты может быть самой разной (от 420нм до 4200 нм).

Модель надмолекулярной структуры агрегата протеогликанов.
1 — «хребет» субъединиц протеогликанов; 2 — хондроитинсульфат; 3 — кератансульфат;
4 — «связующий» белок; 5 — гиалуроновая кислота; 6 — участок связывания протеогликанов с гиалуроновой кислотой и «связующим» белком.

Рис. Схема строения гигантского агрегата больших протеогликанов (агрекан, версикан ММ 200 106 Да)

Он состоит из» 100 протеогликановых мономеров, нековалентно присоединенных к 1 молекуле гиалуроновой кислоты с помощью двух связующих белков, которые стабилизируют агрегат, одновременно соединяясь и с сердцевинным белком протеогликана, и с цепью гиалуроновой кислоты. Молекулярная масса комплекса может достигать 10⁸ и более, а занимаемый объем равен объему бактериальной клетки (Албертс Б. и др., 1994).

Малые протеогликаны – небольшой коровый белок, к которому присоединены одна или две цепи гликозаминогликанов.

Бигликан (ММ 36 000, серин в положении 5 и 11, две цепи ГАГ) и декорин (ММ 38 000 Да, серин в 4 положении, одна цепь ГАГ) – полисахаридные цепи представлены дерматансульфатом с ММ 30 000 Да. Имеет участок богатый лейцитом, на NН2-конце – серин

Фибромодулин (ММ 40 000 Да) – кератансульфат присоединяется через NH-группу аспарагина. Не содержит серина, полисахаридная цепь присоединяется в области богатой лейцином.

Протеогликаны базальных мембран отличаются гетерогенностью, это преимущественно гепарансульфат-содержащие соединения высокой и низкой плотности

Катаболизм протеогликанов происходит под действием специфических гликозидаз, в частности β-гиалуронидазы и сульфатаз. β-Гиалуронидаза гидролизует β-1,4-глико­зидную связь между дисахаридными единицами гиалуроновой кислоты; образуется дисахарид (глюкуроновая кислота (β1-3) N-ацетилглюкозамин), который дальше гидролизует лизосомальная β-гликозидаза.

При недостаточности лизосомальных гликозидаз или сульфатаз наступает та или иная разновидность мукополисахаридоза, относящегося к болезням накопления.
Эти болезни имеют наследственный характер, проявляются избыточным накоплением и выделением олигосахаридных фрагментов протеогликанов.

Распад белков матрикса обеспечивают матриксные металлопротеиназы (ММП)

1.Интерстициальные коллагеназы (ММП-1,8,13)

2.Желатиназа (ММП-2,9)

3. Стромелизин (ММП-3,7,10,11)

4. Мембранные (ММП-14,15,16,17,24,25)

5. Металлоэластаза (ММП-12)