Биологический каталог




Основы биохимии. Том 3

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

озин-б'-фосфосульфата (РАР) (стадия 7). [Ro-den L., p. 401, in W. N. Fishman, ed., Metabolic Conjugation and Metabolic Hydrolysis, vol. II, Acad. Press, Inc., New York, 1970.]

последующий сахар присоединяется к нередуцирующему концу предыдущего. На рис. 38.5 представлена схема такого процесса на примере биосинтеза хондроитинсульфата. В этом процессе участвуют шесть различных гликозилтрансфераз и одна сульфотранс-фераза. Примечательной является строгая субстратная специфичность трансфераз; так, для включения в растущую цепь двух га-лактозных остатков требуются две независимые UDP-галактозил-трансферазы. Считают, что гликозилирование происходит в аппарате Гольджи секреторных клеток, таких, как хондроциты хряща. После освобождения из рибосом полипептидная цепь протеогли-кана переходит по каналам эндоплазм этического ретикулума в

38. СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

1489»

аппарат Гольджи, где связанные с мембранами трансферазы начинают последовательный синтез олигосахаридных групп. Сульфа-тирование, очевидно, происходит во время роста цепи, в качестве-донора выступает 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфат (разд. 20.4.1) степень сульфатирования может служить сигналом к окончанию» синтеза. Полностью синтезированные молекулы поступают из аппарата Гольджи в область плазматической мембраны клетки и затем секретируются. Имеющиеся в настоящее время данные недают основания постулировать наличие особого механизма регуляции синтеза протеогликанов; синтез различных протеогликанов. обусловлен строгой субстратной специфичностью ферментов, функционирующих в данной клетке. Связанный с аспарагином углевод, имеется, по-видимому, только в кератансульфатах, и в бпсинтезе-этих веществ, как предполагают, принимают участие долихолфос-фатзависимые трансферазы (гл. 15).

В синтезе других гликозаминогликанов должны участвовать, также другие трансферазы и эпимераза, катализирующая превращение остатков D-глюкуроновой кислоты в остатки ь-идуроновой кислоты. Вначале в повторяющуюся дисахаридную единицу гликозаминогликанов, например дерматансульфата, включается глюкуроновая кислота, и после того как полимер достигает соответствующей длины, D-глюкуроновая кислота эпимеризуется в ь-иду-роновую кислоту.

38.4.3. Протеогликановые агрегаты

При соответствующих условиях экстракции хрящевой ткани: можно выделить смесь протеогликанов и коллагена, которые затем, можно разделить с помощью ультрацентрифугирования. Фракцию-* протеогликанов, называемую протеогликановыми агрегатами, можно разделить (с помощью ультрацентрифугирования в градиенте-плотности CsCl) на фракции гиалуроновой кислоты, дезагрегированных протеогликанов (так называемых протеогликановых субъединиц) и низкомолекулярных белков. Стабильные протеогликановые агрегаты можно реконструировать только при объединении-всех трех фракций. Исследование протеогликановых агрегатов и' трех составляющих их компонентов показало, что молекулярная' масса агрегатов находится в пределах (30—210)· 106. Гиалуроно-вая кислота [Ж (— 0,2-—2) - 106j и протеогликановые субъединицы-[?1 (2—5) · 106] также полидисперскы, причем величина молекулярной массы часто зависит от источника выделения. Низкомолекулярная фракция содержит 2 различных белка, называемых связующими белками (??~40000 и 65000). Основную массу-агрегатов составляют субъединицы протеогликанов; на долю гиалуроновой кислоты и связующих белков приходится только около»

22—1503

9490

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

гиалуроновая кислота связующий белок

кератансульфат

ХОнЭроитинсульфат

коровый белок

суб-ъеЭиницЫ

Рис. 38.6. Модель щеточной структуры агрегатов протеогликана нз хряща. Про-теогликановая субъединица содержит олигосахаридные цепи кератансульфата и хондроитинсульфата, ковалентно связанные с полипептидным остовом (коровый белок) субъединицы. Субъединицы нековалентно связаны с длинной нитевидной молекулой гиалуроновой кислоты с помощью связующих белков. Длина молекулы ¦гиалуроновой кислоты может значительно варьировать, но субъединицы протео° гликана расположены равномерно вдоль всей цепи. Длину цепи хондроитинсульфата на схеме уменьшили для того, чтобы избежать перекрывания соседних субъединиц, но в целом масштаб диаграммы выдержан в соответствии с данными электронной микроскопии (рис. 38.7). [Rosenberg L., Structure of Cartilage Proteoglycans, p. 107, in P. M. C. Burleigh, A. R. Poole, eds., Dynamics of Connective Tissue Macromolecules, American Elseviev Publ. Сотр. New York, 1975-]

• 38. СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

149*

1% общей массы. Каждый из трех компонентов агрегата может связываться с любым из двух других, однако наиболее стабильные агрегаты образуются только при взаимодействии всех трех компонентов. На основе этих и других имеющихся данных предполагается, что агрегаты протеогликанов имеют структуру типа бутылочной щетки, представленную схематически на рис. 38.6. В этой структуре стержнем субъединицы протеогликана является полипептидный остов, взаимодействующий одним из концевых участков с гиалуроновой кислотой и связующим белком. Полипептидные-цепи отходят от гиалуроновой кислоты, образуя структуру, подобную щетке; в области концевого участка полипептидного остова,, контактирующего с гиалуроновой кислотой, находятся ковалентно связанные олигосахаридные цепи кератансульфата, и на более-, удаленном расстоянии от места контакта — цепи хондроитинсуль-фата. Участок полипептидной цепи, связывающий гиалуроновую-кислоту, имеет постоянные размеры, протяженность же другого-участка полипептидной цепи, к которому присоединяются кератан-сульфаты и хондроитинсульфаты, может быть различной, что и. является причиной вариаций молекулярной массы субъединиц протеогликанов.

Согласно модели структуры агрегатов протеогликана, представленной на рис. 38.6, гиалуроновая кислота образует длинную нить,, к которой в периодической последовательности по всей длине присоединено большое число протеогликановых субъединиц и связующих белков. Электронная микрофотография агрегатов, приведенная на рис. 38.7, свидетельствует в пользу этой точки зрения. Предполагается, что гиалуроновая кислота образует нитевидный остов, который в случае, показанном на рис. 38.7, имеет длину 4200 нм; к нему присоединяется около 140 протеогликановых субъединиц различной длины, располагающихся латерально по-отношению к остову. Длина нити гиалуроновой кислоты может быть различной (от 450 до 4200 нм), но независимо от ее длины на каждые 30—30 нм приходится одна протеогликановая субъединица. На этой микрофотографии цепи кератансульфата и хондро-итинсульфата отчетливо не видны; они едва заметны на полипептидном остове; при более высоком разрешении (рис. 38.7, вставка) они видны лучше. Полагают, что цепи кератансульфата имеют в длину примерно 6 нм, а хондроитинсульфата — около 20—30 нм.

Протеогликановые субъединицы связывают также коллаген,, по-видимому, за счет электростатических взаимодействий. Протео-гликан хряща эмбрионов цыплят связывает и осаждает растворимый коллаген типов I, II и III (разд. 38.1.1), выделенный из различных тканей; это связывание зависит преимущественно от структуры полипептидной цепи протеогликановой субъединицы, а не от структуры олигосахаридных групп.

22

1492

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

Рис. 38.7. Электронная микрофотография агрегата протеогликана из суставного хряща быка; видны нитн протеогликана, расположенные латерально по отношению к нитевидному тяжу гиалуроновой кислоты длиной ~4200 нм. Белая полоска наверху равна 1000 нм. Размер повторяющейся дисахаридной единицы хондроитинсульфата ~1 нм (Х71000). В квадрате — электронно-микроскопическая фотографии субъединицы протеогликана, вндны некоторые олнгосахаридные боковые цепи, ответвляющиеся от полипептидного остова (Х89000). [Rosenberg L., Hellman W., Kleinschmidt ?. ?., ?. Biol. Chem., 250, 1879 (1975). Courtesy of

Dr. L. Rosenberg.]

58. СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

1493

38.4.4. Функции протеогликанов

Наиболее интересное свойство различных протеогликанов состоит в том, что все они представляют собой поливалентные анио-иы, которые притягивают и прочно связывают катионы. Даже К+ и Na+ связываются так прочно, что их ионные свойства не проявляются. Все протеогликаны имеют тенденцию к агрегации; этот процесс ускоряется поливалентными катионами, такими, как, например, Са2+. Более длинные цепи, особенно цепи гиалуроновой кислоты, свертываются относительно беспорядочным образом, занимая большое пространство, заполненное в основном молекулами растворителя — воды. В это пространство (домен) имеют доступ небольшие молекулы или ионы, однако крупные молекулы (например, сывороточный альбумин) не могут проникать в него. Молекула гиалуроновой кислоты (М ЫО6), имеющая в растянутом состоянии длину 2500 нм, или 2,5 мкм, образует в 0,01%-ном растворе сферу с эффективным радиусом 200 нм. Суммарный объем будет определяться объемом доменов; в разбавленных растворах домены не взаимодействуют друг с другом; в более концентрированных— домены контактируют, сжимаются и проникают друг в друга, что и определяет очень высокую вязкость таких растворов. Величина объема, занимаемого доменом молекулы гиалуроновой кислоты, в 75000 раз больше объема, занимаемого тремя жесткими, плотно упакованными палочками тропоколлагена, имеющими в сумме такую же эффективную молекулярную массу.

Высокая вязкость растворов гиалуроновой кислоты позволяет предполагать, что она может служить смазочным материалом в суставах и изменение вязкости суставной жидкости при ревматических заболеваниях является следствием изменений, происходящих в структуре протеогликанов. Протеогликаны оказывают также сопротивление перемещению воды под внешним давлением и придают тканям эластичность и устойчивость по отношению к сжатию. Более того, подобно декстранам и агарозе (гл. 5), они функционируют как молекулярные сита, ограничивая перемещение крупных катионов и препятствуя проникновению внутрь доменов протеогликана молекул, имеющих размеры альбумина и иммуноглобулина. Полагают, что эти свойства протеогликанов важны для их физиологических функций; нея

страница 72
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 3" (10.5Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(14.10.2019)