2014-02-18
618
Рис. 20.1. Структура гликозаминогликанов
Полисахаридные цепи ГАГ - весьма подвижные структуры. В отличие от белков они не могут образовывать компактные глобулы. Благодаря высокой гидрофильности и свободе выбора конформации, ГАГ занимают большие объемы, образуя гели при довольно низких концентрациях самого полисахарида. Это свойство ГАГ создает тургор тканей, позволяющий противостоять компрессионным силам. Например, суставной хрящ может противостоять давлениям в сотни атмосфер.
Гиалуронан (гиалуроновая кислота или гиалуронат) наиболее простой из ГАГ. Он состоит из повторяющихся (до 250000) несульфированных дисахаридных единиц и обнаружен во всех тканях и жидкостях во все стадии развития животных. Это наиболее ранняя эволюционная форма ГАГ и, возможно, поэтому не может служить типичным примером их строения. Гиалуроновая кислота не содержит в своем составе сульфата, может образовываться прямо на поверхности клеток комплексами ферментов, погруженных в плазматическую мембрану клеток. Она не всегда соединена с белками, а если и соединяется, то эта связь нековалентная. Гиалуронан синтезируется на базальной стороне эпителиального слоя и часто служит для создания свободного от клеток пространства, по которому потом мигрируют клетки во время морфогенеза и заживления ран.
ГАГ, содержащие сульфат - относительно небольшие молекулы
Хондроитинсульфаты (ХД-4-S, ХД-6-S). ПГ, содержащие ХДС с О-гликозидной связью, обнаружены в хряще. Каждая цепь содержит до 40 дисахаридных единиц с ММ около 20000-50000. Хондроитинсульфаты локализуются в местах кальцификации в эндохондральной кости. Протеогликан, содержащий хондроитин сульфаты, обнаружен в некоторых нейронах и может исполнять роль эндоскелетной структуры, поддерживая форму нейрона.
Дерматансульфат. Широко распространен в животных тканях. Структурно подобен ХДС и гепарансульфату. В отличие от ХДС вместо глюкуроновой кислоты в 1-3 связи с N-ацетилгалактозамином содержит идуроновую кислоту. Дерматансульфат в склере придает ей прочность, участвуя в поддержке формы глаза.
Кератансульфаты I и II. Они построены из повторяющихся дисахаридов, включающих галактозу и N-ацетилглюкозамин. Галактоза и глюкозамин в составе этих дисахаридов сульфатированы. Они отличаются также типом соединения с белком. Кератансульфат 1 и дерматансульфат присутствуют в роговице. Они располагаются между коллагеновыми волокнами и играют важную роль в прозрачности роговицы.
Гепарин. Состоит из глюкозамина и двух типов уроновых кислот: глюкуроновой и идуроновой. Большая часть аминогрупп глюкозамина сульфатирована и меньшая - ацетилирована. Идуроновая кислота образуется из глюкуроновой уже после сборки молекулы гепарина при участии специальных ферментов эпимераз. В тканях входит в состав протеогликана. Уникально строение белковой части этих ПГ. Она богата такими аминокислотами как СЕР и ГЛИ. Гепарин выделен из гранул тучных клеток, а также из печени, легких и кожи.
Гепарин является важным антикоагулянтом. Он связывается с факторами IX и XI, но наиболее важным является его взаимодействие с антитромбином III. Связываясь с ним в соотношении 1:1, гепарин резко усиливает ингибирующее действие антитромбина. Это связано с тем, что гепарин изменяет конформацию белка, усиливая взаимодействие с сериновыми пептидазами. Гепарин известен также как соединение, способное специфически связываться с липопротеинлипазой на стенках капилляров, вызывая выход фермента в кровоток и усиливая катаболизм хиломикронов.
Гепарансульфат. Встречается преимущественно на клеточной поверхности. В отличие от гепарина в нем преобладает мало сульфатированный глюкозамин и глюкуроновая кислота.
Протеогликаны построены из цепей ГАГ, связанных ковалентно с "коровыми" белками
Обычно все ГАГ находятся в тканях в составе протеогликанов, где они соединены ковалентно с белками (их также называют "коровые белки ", core - англ., основа, ядро), синтезируемыми большинством клеток. Выделяют 3 типа связи между ГАГ и "коровыми" белками:
· О-гликозидная связь между ксилулозой и СЕР. Это уникальная для ПГ связь. Она характерна для большинства ПГ и образуется в пострибосомальном процессинге ПГ путем переноса ксилулозы на СЕР корового белка. Субстратом для такого переноса служит УДФ-ксилулоза. Затем к ксилулозе добавляются 2 остатка галактозы, образуя связующий трисахарид. Цепь ГАГ растет путем постепенного наращивания указанного трисахарида.
· О-гликозидная связь между N-ацетилгалактозамином и СЕР (ТРЕ), характерна для присоединения кератансульфата. Донором галактозамина является УДФ-N-ацетилгалактозамин.
