Гликопротеины и протеогликаны

Природные соединения, в состав которых входят гетерополисахариды представлены, главным образом, гликопротеинами и гликозаминогликанами.

Гликопротеины – это белки, содержащие олигосахаридные (гликановые) цепи, ковалентно присоединенные к полипептидной основе. Гликозаминогликаны, иначе их называют мукополисахаридами, представляют собой полисахариды, построенные из повторяющихся дисахаридных компонентов, которые обычно содержат аминосахара (глюкозамин или галактозамин в сульфированном или несульфированном виде) и уроновые кислоты (глюкуроновую или идуроновую). Они обычно ковалентно связаны с белком; комплекс одного или более гликозаминогликанов с белком носит название протеогликана. Широкое распространение получил также термин гликоконъюгаты – обозначающий совокупность молекул, которые содержат углеводные цепи (одну или более), ковалентно связанные с липидом или белком. Сюда относят гликолипиды и уже упоминавшиеся гликопротеины и протеогликаны.

Гликопротеины

Гликопротеины в том или ином виде присутствуют у большинства организмов – от бактерий до человека. Эта многочисленная группа модифицированных белков с различной структурой обладает в соответствии со строением и разнообразными функциями:

1. Структурная функция (компоненты клеточных стенок, коллаген, эластин, фибрины, костный матрикс);

2. «Смазочные» и защитные агенты (муцины, слизистые секреты);

3. Транспортная функция зависит от существования молекул способных переносить витамины, липиды, минералы и микроэлементы;

4. Иммунологические молекулы (иммуноглобулины, интерферон, антигены гистосовместимости, комплемент);

5. Гормоны (хорионический гонадотропин, тиреотропин);

6. Ферменты (протеазы, нуклеазы, гликозидазы, гидролазы, факторы свертывания крови);

7. Места клеточных контактов/распознавания (клетка–клетка, вирус–клетка, бактерия–клетка, гормональные рецепторы);

8. Антифризные функции в крови у антарктических рыб;

9. Лектины.

Углеводная часть в молекулах гликопротеинов может составлять менее 1%, а может достигать 30% и более (в единицах массы).

Ниже перечислены некоторые предполагаемые функции олигосахаридных цепей в составе гликопротеинов:

1. Модулируют физико-химические свойства белков, такие, как растворимость, вязкость, заряд и денатурируемость;

2. Осуществляют защиту белков от протеолиза внутри клетки и во внеклеточном пространстве (особенно это относится к ферментам пристеночного пищеварения энтероцитов);

3. Влияют на протеолитический процессинг белков-предшественников с образованием продуктов меньшего размера;

4. Участвуют в проявлении биологической активности, например, хорионического гонадотропина.

5. Влияют на процессы проницаемости мембран, внутриклеточную миграцию, сортировку и секрецию;

6. Влияют на различные стадии эмбрионального развития и процесс дифференцировки;

7. Могут влиять на выбор мест метастазирования раковых клеток.

Между сахарами, образующими олиго- или полисахариды может возникать огромное количество вариантов гликозидных связей. Например, три различные гексозы могут соединяться друг с другом с образованием более 1000 различных трисахаридов. Конформация сахаров в олигосахаридных цепях варьирует в зависимости от их связей и близости других молекул, с которыми олигосахариды могут взаимодействовать. В связи с этим становится понятным, что в олигосахаридных цепях может быть закодирована значимая биологическая информация, зависящая от природы составляющих их сахаров, последовательности и способа их взаимодействия друг с другом и реальной пространственной конформации этих моносахаридов. В Таблице 8.1 приведены структурные формулы моносахаридов (по Хеуорсу), которые встречаются в составе гликопротеинов.