Гликопротеины - Хьюз Р. 1985

Биосинтез
Доноры

Непосредственными донорами моносахаридов в реакциях гликозилирования служат а- или ß-гликозилэфиры нуклеотидов, обозначаемые как нуклеотидсахара (рис, 3,2). Нуклеотидным компонентом этих соединений могут служить уридин, гуанин или цитидин, представленные в нуклеотидсахарах, в виде эфиров пирофосфорной кислоты, за исключением производных сиаловых кислот, в которых обнаружена фосфодиэфирная связь между остатком рибозы в нуклеотиде и сиаловой кислотой. Эти нуклеотидсахара — главные соединения, участвующие в гликозилировании белков. Однако в природе существуют и другие производные; например, у растений глюкоза переносится уриднидифосфатом (UDP), аденозиндифосфатом (ADP) или гуанозиндифосфатом (GDP), а у бактерий — UDP, тимидин дифосфатом (TDP) и цитидиндифосфатом (СТР), причем все они вовлекаются в биосинтез сложных углеводов.

Рис. 3.2. Нуклеотидсахара.

Нуклеотидсахара, в состав которых входят глюкоза, манноза и N-ацетилглюкозамин, синтезируются специфическими синтетазами с использованием а-гликозилфосфатов и нуклеотидтрифосфатов с одновременным выделением пирофосфата (рис. 3.3, A).

Хотя in vitro эти реакции легко обратимы, в клетке они становятся практически необратимыми в результате быстрого гидролиза пирофосфата пирофосфатазами. Образующиеся при этом нуклеотидсахара включаются во вторичные ферментативные реакции: UDP-глюкоза, например, подвергается эпимеризации по С-4 с образованием UDP-галактозы и карбоксилированию по С-6 с образованием UDP-глюкуроновой кислоты, которая далее может быть декарбоксилирована с образованием UDP-ксилозы. Подобным же образом UDP-N-ацетилгалактозамин путем эпимеризации по С-4 превращается в UDP-N-ацетилглюкозамин, тогда как GDP-манноза подвергается восстановлению по С-6 с образованием GDP-фукозы. Могут происходить и дальнейшие инверсии конфигурации: GDP-D-манноза превращается в GDP-L-фукозу и L-фукоза всегда обнаруживается в гликопротеинах.

Рис. 3.3. Биосинтез нуклеотидсахара и дисахарида лактозы.

Синтез активированных сиаловых кислот отличается от только что описанной общей реакции: а) в синтез включаются сиаловые кислоты (N-ацетил-, N-гликолил- или N,O-полиацилпроизводные) и СТР, что приводит к образованию монофосфатных производных сиаловой кислоты с сопутствующим удалением пирофосфата; б) в отличие от других синтетаз нуклеотидсахаров, присутствующих в цитоплазме, синтетаза СМР сиаловой кислоты преимущественно находится в клеточных ядрах.

Моносахаридные части нуклеотидсахаров переносятся на соответствующие акцепторы с образованием вполне определенных гликозидных связей. Простейшей иллюстрацией таких трансферазных реакций является синтез лактозы (рис. 3,3,Б). Лактозо-синтаза или UDP-галактоза: глюкоза — галактозилтрансфераза катализирует вторую стадию (Б) реакции и, подобно всем известным гликозилтрансферазам, строго специфична в отношении донора; GDP-галактоза, а также другие нуклеотидные производные галактозы не могут заменить UDP-галактозу в такой реакции.