Гликопротеины - Хьюз Р. 1985

Строение
Строение О-гликанов
Секреты гликопротеиновой природы (муцины)

В дополнение к сказанному выше о О-гликанах коллагена следует еще обсудить ряд характерных свойств гликанов, присоединенных гликозидной связью к гидроксильным группам аминокислот.

С гликопротеинами, содержащими большие количества гликанов, прикрепленных О-гликозидной связью, знаком каждый, кто видел грязноватый след, оставляемый улиткой, движущейся по сухой дороге, или кому удалось отведать в китайском ресторане суп из ласточкиных гнезд. Эти и сходные с ними гликопротеины часто называют муцинами или мукоидами из-за их исключительно высокой вязкости и желеобразного вида. Немецкий химик Хоппе-Зейлер (Hoppe-Seyler) применил для их обозначения малоблагозвучное слово Schleimstoff, т. е. слизь. Эти вещества весьма малоприятны на вид и неудобны для работы с ними, в частности при попытках осуществить их химический и физический анализы. Все же следует помнить, что «муцины» выполняют жизненно важные функции. Очень существенным для высших организмов (позвоночных и беспозвоночных) является тот факт, что полости дыхательного, пищеварительного и мочеполового трактов покрыты слоем клеток, секретирующих вязкие гликопротеины. В качестве примеров таких секретов следует привести слюну (между прочим, именно она является основной составной частью супа из ласточкиных гнезд), секреты бронхов и кишечника, семенную жидкость и выделения шейки матки. Все они могут играть роль смазки, например в пищеварительном тракте. Кроме того, толстый вязкий слой служит защитой подлежащей ткани от повреждений, как механических, так и химических (например, пищеварительвых соков).

Гликопротеины секретов в течение многих лет подвергались интенсивному изучению. Это объясняется как их важной биологической ролью, так и связью с некоторыми тяжелыми заболеваниями, например такими, как кистозный фиброз. Состав углеводов лучше всего изучен у секрета слюнных желез, в частности у гликопротеинов секрета подчелюстной железы. Двадцать лет тому назад Альфред Готтшалк (Gottschalk) сначала в Австралии, а затем в Западной Германии очень подробно изучил строение самого простого вещества, найденного в железах барана. В этом гликопротеине дисахарид, состоящий из остатков N-ацетилнейраминовой кислоты и N-ацетилгалактозамина, присоединен ко многим остаткам серина и треонина полипептидной цепи (рис. 2.14). Оказалось, что один из шести аминокислотных остатков является гликозилированным серином или треонином, а всего их насчитывается около 200 на одну полипептидную цепь. Третьей, наиболее часто встречающейся аминокислотой в гликопротеинах секрета подчелюстной железы является пролип, и поэтому гликозилированные участки им очень богаты. Сам белок напоминает по своему строению гребенку: короткие углеводные цепи, как зубья, торчат из жесткой, богатой пролином полипептидной основы. Эти подобные гребенке структуры с помощью дисульфидных мостиков между белковыми глобулами и создают большие молекулы гликопротеина с особыми вязкими свойствами [4]. В молекулах гликопротеинов секретов подчелюстной железы других видов животных к полипептидам прикреплены не только описанные выше дисахариды (рис. 2.14), но еще много других олигосахаридных цепей. Так, в хорошо изученном секрете подчелюстной железы свиньи найден нейтральный дисахарид galß1→3gaINAc; кроме того, обнаружены и его сиалированные формы. Особый интерес представляют цепи гликопротеина свиньи, содержащие фукозу. Обнаружить такие цепи очень легко, поскольку они встречаются также и в секретах человека, например в антигене группы крови Н. Присоединение остатка N-ацетилкалактозамина превращает антигенную детерминанту Н в антиген группы крови А, причем подобная структура имеется также в гликопротеинах подчелюстной железы свиньи (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Строение О-гликанов белков секрета подчелюстной железы (ПЖ). Остаток N-ацетилгалактозамина связан с серином (или треонином), R — остаток серина или треонина полипептидной цепи.

О слизистых секретах желудка и кишечника известно очень мало, хотя их и нетрудно получить. Причина этого заключается в том, что такие секреты представляют собой смесь многих гликопротеинов, разделить которые весьма трудно. На рис. 2.15 показано строение некоторых из О-гликанов, обнаруженных в последнее время[16] в толстой кишке крыс. Следует отметить ряд их характерных особенностей, и прежде всего новый тип связи: N-ацетил глюкозаминил (ß1→3) N-ацетил галактозамин. Первый из этих остатков служит точкой удлинения цепи с превращением ее в очень сложную последовательность. Самая длинная цепь при этом оканчивается участком, характерным для А-детерминанты (сравните с присутствующей в секретах подчелюстной железы свиньи цепью, ответственной за А-активность; рис. 2.14).

Рис. 2.15. Строение О-гликанов гликопротеинов толстой кишки крысы, R — остаток серина или треонина полипептидной цепи [16].