Протеогликаны состоят из длинных цепей гликозаминогликана, ковалентно связанных с сердцевинным

белком [12]

За исключением гиалуроновои кислоты, все гликозаминогликаны ковалентно связаны с белком в форме протеогликанов. Как и в случае гликопротеинов (разд. 8.6.6), полипептидная цепь (сердцевинный белок] протеогликана синтезируется на рибосомах, связанных с мембранами, и «протаскивается» через мембрану в просвет эндоплазматического ретикулума. Полисахаридные цепи добавляются к сердцевинному белку главным образом в аппарате Гольджи: первым к сериновому остатку этого белка присоединяется специальный литерный трисахарид, служащий «затравкой» для роста полисахарида; затем с помощью специфических гликозилтрансфераз один за другим добавляются сахарные остатки (рис. 14-

26). По мере удлинения цепи в аппарате Гольджи многие из полимеризованных сахарных остатков ковалентно модифицируются в результате ряда последовательных и координированных реакций сульфатирования (разд. 8.7.4) и эпимеризации, которые изменяют конфигурацию функциональных групп вокруг одного из углеродных атомов в молекуле сахара. Сульфатирование сильно увеличивает отрицательный заряд протеогликанов.

Обычно Протеогликаны сильно отличаются от гликопротеинов при-

Рис. 14-24. Относительные объемы молекул различных белков, гликогеновой гранулы и одной гидратированной молекулы гиалуроновой кислоты с мол. массой около 8 • 106.

Рис. 14-25. Повторяющаяся дисахаридная последовательность гиалуроновои кислоты - относительно простого гликозаминогликана, состоящего из одной очень длинной цепи, в которой может быть до нескольких тысяч сахарных остатков. Обратите внимание на отсутствие сульфатных групп.

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.

родой, числом и расположением сахарных боковых цепей. Гликопротеины обычно содержат от 1 до 60% углеводного компонента в виде многочисленных относительно коротких (как правило, менее 15 сахарных остатков) разветвленных олигосахаридных цепей, связанных с атомами кислорода и азота; эти цепи имеют переменный состав и часто оканчиваются сиаловой кислотой (разд. 8.7.1). Хотя сердцевинный белок протеогликана сам может быть гликопротеином, протеогликаны могут содержать по массе до 95% углевода, большая часть которого представлена различным числом (от одной до нескольких сотен) неразветвленных цепей гликозаминогликана, в типичных случаях каждая примерно из 80

сахарных остатков, обычно без сиаловой кислоты. Кроме того, если гликопротеины редко имеют мол. массу больше 3-105, то протеогликаны могут быть значительно крупнее. Например, один из наиболее полно охарактеризованных протеогликанов - главный компонент хряща, - как правило, содержит около 100 цепей хондроитинсульфата и примерно 50 цепей кератансульфата, связанных с сердцевинным белком, который богат серином и состоит из более чем 2000 аминокислот. Его общая молекулярная масса составляет около 3 • 106, что соответствует примерно одной цепи гликозаминогликана на каждые 20 аминокислотных остатков (рис. 14-27). С другой стороны, многие протеогликаны значительно меньше и имеют только от 1 до 10 гликозаминогликановых цепей.

В принципе строение протеогликанов допускает почти неограниченное разнообразие. Они могут существенно различаться по содержанию белка, по величине молекул и по числу и типу гликозаминогликановых цепей в молекуле. Кроме того, хотя для них всегда характерны повторяющиеся последовательности дисахаридов, длина и состав цепей гликозаминогликанов могут сильно варьировать, так же как и пространственное расположение гидроксильных, сульфатных и карбоксильных групп вдоль цепи. Поэтому задача идентификации и классификации протеогликанов по содержащимся в них сахарам чрезвычайно сложна. К настоящему времени многие сердцевинные белки секвенированы с помощью метода рекомбинантной ДНК, и в будущем классификация протеогликанов, вероятно, станет более осмысленной, когда будет основана на структуре их сердцевинных белков, а не гликозаминогликанов.

Рис. 14-26. Схема соединения гликозаминогликановой цепи с серином сердцевинного белка в молекуле протеогликана. К серину [который часто находится внутри последовательности Asp (или Glu)-Asp-(или Glu)-X-Ser-Gly-X-Giy, где X -любая аминокислота] присоединен специфический «линкерный трисахарид». Остальная часть цепи гликозаминогликана, построенная в основном из повторяющихся дисахаридных единиц (состоящих в свою очередь из двух моносахаридов А и В, приведенных в табл. 14-2), синтезируется позднее путем последовательного присоединения сахарных остатков.

Рис. 14-27. Молекула главного протеогликана хряща. Она состоит из множества гликозаминогликановых цепей, ковалентно связанных с сердцевинным белком. В дополнение к гликозаминогликановым цепям сердцевинный белок содержит еще олигосахаридные цепи, присоединенные к атомам азота или кислорода (на рисунке не показаны). Большинство протеогликанов меньше того, который здесь изображен, и гликозамино-

гликановые цепи у них часто имеются лишь в определенных областях полипептидной цепи сердцевинного белка. Внизу для сравнения в том же масштабе изображена молекула типичного гликопротеина (панкреатической рибонуклеазы В).

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.

Дата добавления: 2015-08-31