Углеводы клеточных мембран обращены к той стороне мембраны, которая топологически эквивалентна

8-33

8.7.1. В аппарате Гольджи происходит модификация олигосахаридных цепей [48]

Как отмечалось выше, в ЭР к белкам присоединяется N-связанный олигосахарид. Этот олигосахарид претерпевает модификации уже в ЭР (см. разд. 8.6.12). Дальнейшие изменения происходят с ним в аппарате Гольджи.

В зрелых гликопротеинах с остатком аспарагина связаны олигосахариды двух обширных классов: сложные олигосахариды и олигосахариды с высоким содержанием маннозы (рис. 8-61). Иногда к одной и той же полипептидной цепи присоединяются (в разных местах)

олигосахариды обоих типов. К олигосахаридам с высоким содержанием маннозы в аппарате Гольджи новые сахара не добавляются. Они содержат два N-ацетилглюкозамина и много остатков маннозы, часто почти столько же, сколько их было у связанного с липидом олигосахарида-

предшественника в ЭР. Сложные олигосахариды могут иметь больше, чем два N-ацетилглюкозамина, а также различное число остатков галактозы, сиаловой кислоты и (в некоторых случаях) фукозы. Сиаловая кислота представляет особый интерес, как единственный углеводный остаток в гликопротеинах, несущий отрицательный заряд (см. разд. 6.1.6).

Сложные олигосахариды образуются в результате «доделки» олигосахаридов, присоединенных в ЭР, и добавления дополнительных Сахаров. Таким образом, каждый сложный олигосахарид состоит из сердцевины, или кора, сформированного из исходного N-связанного олигосахарида и (обычно он содержит два N-ацетилглюкозамина и три остатка маннозы) и концевой области, состоящей из варьирующего числа трисахаридов (N-ацетилглюкозамин-галактоза-сиаловая кислота), присоединенных к сердцевинным остаткам маннозы. Иногда концевая область как бы обрезана и содержит только N-ацетилглюкозамин и галактозу или даже один N-ацетилглюкозамин. В некоторых случаях необязательным оказалось и присутствие фукозы, присоединенной к коровому N-ацетилглюкозамину. Все эти сахара, составляющие концевой участок, добавляются в транс-части аппарата Гольджи целым рядом гликозилтрансфераз, которые работают в строго определенной последовательности (рис. 8-62).

Субстратом для них служат специфические активиро-

Рис. 8-60. Бокаловидная клетка тонкого кишечника. Эта клетка специализирована для секреции слизи, представляющей собой смесь гликопротеинов и протеогликанов, синтезированных в ЭР и аппарате Гольджи. Аппарат Гольджи сильно поляризован, что облегчает выделение слизи путем экзоцитоза с апикальной поверхности клетки. (По R. Krstic, Illustrated Encyclopedia of Human Histology. New York: Springer-Verlag, 1984.)

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

Рис. 8-61. Примеры двух основных классов связанных с аспарагином (N-связанных) олигосахаридов, обнаруженных в зрелых гликопротеинах: «сложные» олигосахариды (А) и «олигосахариды с высоким содержанием маннозы» (Б). Существует множество вариаций этих структур. Например, показанный здесь сложный олигосахарид имеет три концевых цепи, но часто встречаются также олигосахариды с двумя или четырьмя концевыми цепями, в зависимости от гликопротеина и от клетки, в которой он образуется. Встречаются также «гибридные»

олигосахариды с одной маннозной концевой цепью и одной - с GlcNAc-Gal. Три аминокислоты, выделенные цветом, представляют собой последовательность, которую узнает фермент, добавляющий к белку исходный олигосахарид. Сокращения: Asn-аспарагин; Man-манноза; GlcNAc-

N-ацетилглюкозамин; NANA-N-ацетилнейраминовая кислота (сиаловая кислота); Gal -галактоза; Х-любая аминокислота.

ванные нуклеотид-сахара. Они транспортируются в полости аппарата Гольджи при помощи набора связанных с мембраной носителей. Эти же носители выводят нуклеотидные побочные продукты гликозилирования. Одна из описанных гликозилтрансфераз (галактозилтрансфераза) обычно используется для того, чтобы маркировать во фракции мембранных пузырьков, очищенных методом дифференциального центрифугирования, те из них, которые происходят из аппарата Гольджи.

Реакции, в результате которых получаются сложные олигосахариды, происходят по строго упорядоченной схеме, показанной на рис. 8-

63.

Рис. 8-62. Схема последовательного присоединения сахарных остатков. Эти реакции протекают в аппарате Гольджи и приводят к образованию сложных олигосахаридов. На каждом этапе действует одна из трех различных гликозилтрансфераз, использующих в качестве субстратов сахара, активированные за счет связывания их с нуклеотидами. Гликозилирование протекает на внутренней поверхности мембраны.

Сверху показаны структуры нуклеотид-сахаров UDP-ацетилглюкоз-амина, UDP-галактозы и CMP-N-ацетилнейраминовой кислоты. Сокращения см. в подписи к рис. 8-61.

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

Рис. 8-63. Процессинг олигосахаридов, протекающий в ЭР и аппарате Гольджи. Процессинг высокоупорядочен, и каждая стадия, показанная здесь, зависит от предыдущей реакции в серии. Процессинг начинается в ЭР с удаления у олигосахарида, исходно перенесенного к белку, остатка глюкозы. Еще до завершения синтеза белка могут быть удалены все три остатка глюкозы. Затем маннозидаза в мембране ЭР удаляет определенный остаток маннозы. В стопке Гольджи маннозидаза I удаляет еще три остатка маннозы, а N-ацетилглюкозоаминотрансфераза I добавляет остаток GlcNAc, не дающий маннозидазе II удалить два дополнительных остатка маннозы. В конце концов это приводит к образованию кора из трех остатков маннозы, присутствующего в олигосахаридах «сложного» типа. На этом этапе связь между двумя остатками GlcNAc в коре становится устойчивой к атаке высокоспецифичной эндогликозидазы (EndoH). Так как все последующие стадии данного процесса тоже устойчивы к действию EndoH, обработка этим ферментом широко применяется для разделения сложных олигосахарядов и олигосахаридов с высоким содержанием маннозы. Наконец, добавляются дополнительные остатки GlcNAc, галактозы и сиаловой кислоты. Степень процессинга исходного олигосахарида зависит от типа белка и от положения остатка аспарагина в том белке, к которому присоединен олигосахарид. Процессинг некоторых олигосахаридов прерывается в аппарате Гольджи, другие же претерпевают в различной степени изображенные здесь модификации.

Сокращения см. в подписи к рис. 8-61.

Детали этого процесса удалось выяснить, благодаря использованию разнообразных препаратов и антибиотиков, которые подавляют его специфические стадии (табл. 8-4). Останется ли данный олигосахарид богатым маннозой или будет модифицирован, определяется в основном

Таблица 8-4. Препараты, подавляющие различные стадии N-гликозилирования
Препарат (ы)	Подавляемая стадия
Туникамицин	Долихол-Р → dol-P-P-GlcNAc
Кастаноспермин и N-метил-дезоксинодзиримицин	Глюкоза3-Man9-GlcNAC2-Asn → глюкоза2-Маn9-GlсМАс2-Аsn
Бромокондуритол	Глюкоза2-Маn9-GlcNАс2-Аsn → Man9-GlcNAc2-Asn
Цезоксиманнонодзиримицин	Man8-GlcNAc2-Asn → Man5-GlcNAC2-Asn
Свэнсонин	GIcNAc-Man3-GlcNAc2-Asn→ GlcNAc-Man3-GlcNAc2 -Asn

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

конфигурацией белка, к которому он прикрепляется: если олигосахарид после присоединения к белку окажется стерически доступным для модифицирующих ферментов аппарата Гольджи, он, видимо, будет превращен в сложную форму; в противном случае он останется богатым маннозой.

Дата добавления: 2015-08-31