Фибриллярные структурные белки
Белково-углеводные комплексы (БУК).
БУК классифицируются по 2 критериям:количеству углеводов в комплексе и
качественному углеводному составу:
▪протеогликаны (свыше 95% углеводов);
▪мукопротеины (10–50% углеводов);
▪гликопротеины (менее 10% углеводов).
ПГ— это белковые комплексы, в которых с молекулами белка ковалентно связаны
гликозаминогликаны (ГАГ).Белки ПГ называют коровыми белками (core —сердцевина, стержень). ГАГ — гетерополисахариды, построенные по стандартному принципу: состоят из многократно повторяющихся дисахаридов, мономерами которых являются уроновые кислоты и гексозамины. Классифицируют ГАГ по строению остатков моносахаридов, типу связи между ними, числу и локализации сульфатных групп. Выделяют несколько семейств ГАГ:
1)гиалуронаты;
2)хондроитин- и дерматансульфаты;
3)кератансульфаты;
4)гепарин и гепарансульфаты.
Строение главного ПГ хрящевой ткани — агрекана:
Функции ПГ:1) структурные компоненты внеклеточного матрикса; 2) специфически
взаимодействуют с коллагеном, эластином, фибронектином, ламинином и другими белками матрикса; 3) как полианионы, они связывают поликатионы и катионы; 4) обеспечивают тургор (упругость) различных тканей, связывая воду; 5) противостоят компрессионным силами; 6) влияют на клеточную миграцию; 7) действуют как антикоагулянты.
Гликопротеины и мукопротеинычасто считают синонимами, так как различия
между ними касаются лишь количества углеводов в комплексе, а моносахариды глико- и
мукопротеинов одинаковы: галактоза, манноза, гексозамины, нейраминовая и сиаловая
кислоты.
Функции мукопротеинов:1) как компоненты секретов слизистых оболочек, они
обладают защитными свойствами, уменьшая трение соприкасающихся поверхностей; 2)
обеспечивают групповую, видовую и тканевую специфичность; 3) обладают ферментативной активностью.
Функции гликопротеинов:1) являются структурными компонентами мембраны
клетки, коллагеновых, эластиновых и фибриновых волокон, костного матрикса; 2)
транспортные молекулы для витаминов, липидов, микроэлементов; 3) обеспечивают
иммунную защиту; 4) обладают гормональной и ферментативной активностью (тиротропин, факторы свертывания крови).
В зависимости от типа связи между углеводной и белковой частями БУК различают 2
типа БУК:
· БУК с О-гликозидной связью между углеводом и СЕР, ТРЕ, гидроксиЛИЗ (ОН-
ЛИЗ) белковой молекулы;
· БУК с N-гликозидной связью между углеводом и амидным азотом АСН белковой
молекулы. Белковые части обоих типов БУК синтезируются по законам матричного синтеза, а углеводные части — нематрично по двум механизмам:
· углеводная цепь для БУК с О-гликозидной связьюобразуется путем постепенного
добавления моносахаридов к синтезированной белковой части с помощью
ферментов гликозилтрансфераз, обдадающих очень большой специфичностью;
· углеводная цепь для БУК с N-гликозиднойсвязью синтезируется на специальной
матрице — долихоле (полиизопреновое соединение) — и только затем присоединяется к синтезированной белковой части.
Распад БУКкатализируется с помощью ферментов лизосом. Белковую часть расщепляют протеиназы, а углеводную цепь — гликозидазы.При врожденных дефектах
гликозидаз возникают заболевания — мукополисахаридозы(болезни накопления БУК,
лизосомные болезни).
Фибриллярные структурные белки
Коллагены— основные гликопротеины соединительных тканей. Они составляют
25% всех белков организма человека и обеспечивают сопротивление растяжению в отличие от ПГ, которые противодействуют сжатию. В геноме человека 30 генов, кодирующих коллагеновые α-цепи. Выделено свыше 20 типов коллагеновых молекул (изоколлагены).
Изоколлагены типов I–III получили название фибрилформирующихколлагенов, а
изоколлагены IX и XII — фибриллассоциируемыхколлагенов, так как они обычно связаны с коллагеновыми волокнами, которые образовали фибрилформирующие коллагены.
Фибриллассоциируемые коллагены обеспечивают соединение волокон с другими молекулами матрикса. Типы IV и VII называют сетьформирующими коллагенами. Они образуют сетевидные структуры и чаще всего находятся в базальных мембранах, обеспечивая связь клеточных слоев эпителия с подлежащей соединительной тканью. Это особенно важно для кожи.
Первичная структураколлагена — одиночная полипептидная цепь:
1/3 – ГЛИ, 1/5 – ПРО и гидроксиПРО (ОН-ПРО), есть и ОН-ЛИЗ. К ней присоединен
дисахарид (глюкоза + галактоза). Полипептидная цепь — левозакрученная спираль, но
водородные связи отсутствуют, так как много иминокислот.
Вторичная структура— особый коллагеновый тип: 3 полипептидные цепи
сворачиваются в тройную спираль. Эта спираль — правозакрученная.
Синтез коллагена.Полипептидные цепи синтезируются на полисомах в виде
препроколлагена («пре»указывает на наличие сигнального, лидирующего пептида; «про» —на наличие дополнительных пептидов на N- и С-концах). Затем начинается процессинг
препроколлагена.
Эластин.Молекула эластина состоит из двух типов фрагментов, чередующихся вдоль
цепи: гидрофобные (фибриллярные) сегменты, которые ответственны за эластические
свойства молекулы и глобулярные сегменты, богатые АЛА и ЛИЗ, имеющие форму α-
спирали и участвующие в формировании поперечных связей между молекулами эластина. В отличие от коллагена у эластина один генетический тип, мало ОН-ПРО, нет ОН-ЛИЗ,
дополнительных пептидов, углеводов, не образуется тройная спираль. Синтезируется
эластин в виде мономера, а внеклеточно происходит фибриллогенез с образованием
поперечных связей с помощью аминокислоты десмозина — продукта межмолекулярной
конденсации 4-х остатков ЛИЗ. Эластин — самый прочный из белков, известных в организме человека. Разрушается под действием фермента эластазы.