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.