Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

) Церамиды

Групповые вещества крови То же

Цитолнпины Ганглиозиды Глобулины миеломы Коллаген (гл. 38) Групповые вещества крови Ганглиозиды

Гликопротеиды плазмы крови (гл. 29) То же

Групповые вещества крови Глобулины миеломы Белки плазмы крови Глобулины миеломы То же

Овальбумин

Белки плазмы крови

Иммуноглобулины

Белки плазмы крови

Муцины

Ганглиозиды

NAc — ?-ацетнл.

15. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II

663

ность гликозидных связей объясняется специфическим образованием как ?-, так и ?-связей с каждой из многочисленных гидроксид-ных групп, доступных для взаимодействия на акцепторных глико-зосубстратах.

Все глнкозидные связи, перечисленные в табл. 15.6, расщепляются гликозидазами, многие из которых найдены в лизосомах млекопитающих (разд. 11.3.3). Некоторые гликозидазы выделяются» бактериями и, вероятно, предназначены для того, чтобы расщеплять сложные олигосахариды, используемые в качестве источника питания. Независимо от источника каждая гликозидаза обладает строгой субстратной специфичностью, гидролизуя лишь одну или ограниченное число гликозидных связей. Это свойство делает гликозидазы особенно полезным инструментом в структурном анализе олигосахаридов.

15.8.2. Биологическая роль олигосахаридов

Биологическая роль некоторых олигосахаридов, в том числе гомополисахаридов глюкозы, совершенно ясна; гликоген и крахмал выступают в качестве энергетического резерва, целлюлоза — в качестве основного структурного вещества растении. Кроме того, некоторые олигосахариды формируют главный структурный компонент бактериальной клеточной стенки (разд. 15.9), а олигосахариды белков плазмы крови важны для процесса обновления плазматических белков (гл. 29). Наряду с этим множественность моносахаридов и разнообразие связей между ними в олигосахаридах позволяют предположить, что эти макромолекулы потенциально-несут обширную информацию. Экспериментальные доказательства в пользу биологической утилизации этой информации только что начинают собираться. Оказалось, что олигосахариды поверхности клетки, ковалентно связанные с белками или липидами, могут способствовать реализации разнообразных проявлений жизнедеятельности клетки. Если клетки в культуре тканей обрабатывают специфической гликозидазой, удаляющей один моносахарид, то могут меняться такие свойства, как межклеточная адгезия и клеточное слияние. У лимфоцитов, обработанных растительными лек-тинами — белками, которые связываются со специфическим моносахаридом на нередуцирующем конце олигосахарида, — в местах высокой концентрации лектиновых рецепторов происходит образование дискретных зон; кроме того, на полюсах клетки формируются своеобразные структуры, напоминающие «шапочки» (кэппинг-эффект, гл. 30). Указанные процессы стимулируют огромное число» молекулярных реакций, ведущих к клеточному делению или клеточной трансформации. Правда, в настоящее время найдено лишь небольшое число лектинов млекопитающих, биологические свойства которых идентичны их растительным аналогам. Некоторые

-664

III. МЕТАБОЛИЗМ

лектины млекопитающих обнаружены в повышенных количествах в тканях зародыша и тканях плода, что указывает на возможность их участия в процессе узнавания клетки клеткой и в формировании органов в процессе развития.

15.8.3. Синтез гетероолигосахаридов в гликопротеидах и гликолипидах

Для понимания процесса биосинтеза гетероолигосахарида следует прежде всего выяснить его структуру. Поскольку методы для анализа последовательности в олигосахаридах еще не разработаны столь хорошо, как соответствующие методы для изучения белков и полинуклеотидов, удалось установить полную структуру относительно малого числа олигосахаридов и подробные картины нх биосинтеза только еще начинают проясняться.

В гликопротеидах обнаружены два главных типа олигосаха-ридных цепей; одни образуют О-гликозидную связь с гйдроксидной группой либо серина, либо треонина, а другие—?-гликозидную связь с ?-амидным азотом аспарагина. Типичные олигосахаридные депн для обеих групп приведены в табл. 15.7. Каждая цепь синтезируется путем реакций, идущих с участием гликозилтрансфе-раз, но несколько различными путями.

Биосинтез пентасахаридной простетической группы муцина .(гл. 34) подчелюстной слюнной железы свиньи приведен в качестве примера синтеза полисахарида, присоединенного к белку О-гликозидной связью (рис. 15.13). Вначале происходит встраивание ?-ацетилгалактозамина в О-гликозидную связь с треонином или серином при помощи трансферазы, использующей UDP-N-аце-тилгалактозамин в качестве донорного субстрата. Синтез пента-сахарида завершается в результате последовательного действия •галактозилтрансферазы, сиалилтрансферазы, фукозилтрансферазы и, наконец, еще одной ?-ацетилгалактозамииилтрансферазы. Остается неясным, встраивается ли сначала сиаловая кислота или фукоза и не происходит ли в действительности в какой-либо популяции растущего полисахарида изначального встраивания и того и другого компонента. Однако завершающая процесс UDP-N-.ацетилгалактозаминилтрансфераза (стадия 5) не может действовать, если не образована фукозил-а-1,2-галактозильная связь. Каждая из пяти гликозилтрансфераз связана с мембранами аппарата Гольджи слюнных желез, и совместно они завершают синтез муцина после того, как было синтезировано белковое ядро па шероховатой эидоплазматической сети, но до момента начала секреции муцина.

В отличие от синтеза белков и полинуклеотидов синтез олигосахаридов часто остается незавершенным. Это находит свое отражение в том. что муцин свиньи может иметь неполные углевод-

Таблица 15.7

Структура некоторых олигосахаридных групп в гликопротеидах

Белок

Структура олигосахарида

Опальбумин3 (яйцевод курицы и белок яйца)

Manal

Marml

fjManal

§Man(/3l->4)ClcNAc(/3l->4)ClcNAc—Asn

Marwl—>2Marurl

IgA иммуноглобулин*1 (человека)

NeuAc(a2->6)Gal(/?1^4)GlcNAc(/n^2)Manai

NeuAc(a2->6)Gal(/tt^4)GlcNAc(/3l-»2)Manal

Fucal i

¦|Man(/tt->4)Glc/VAc(/?l->4)GlcNAc As ?

I

Муцин подчелюстной железы8 (свиньи; специфичность к А+-групповым веществам крови)

GalNAc(al^3)Gal(/?1^3)GaUVAca-0-Ser|MnMThr

? 6 I L ' .

? ?

al^ ?2_ Fuc NeuAc

а V иередуцирующих концевых остатков маинозы присутствуют различные количества ?-эцетилглюкозамина. бЭтот иммуноглобулин содержит олигосахариды, структура которых лишь незначительно (некоторыми деталями) отличается of приведенной.

ЕСиаловая кислота (NeuAc) в основном представляет собой ?-гликолилиейраминовую кислоту (гл. 2).

666

III. МЕТАБОЛИЗМ

ные простетические группы, с различными количествами моно-, ди-, три- и тетрасахаридов, которые являются промежуточными продуктами в синтезе муцина (рис. 15.13).

Синтезы других олигосахаридов с О-гликозидной связью в гликопротеидах изложены в других разделах (о групповых веществах крови см. гл. 32; о хондроитинсульфатах см. гл. 38). Подобно синтезу муцина, они включают последовательное действие ряда специфичных гликозилтрансфераз. Мало известно о регуляции биосинтеза олигосахаридов. Предполагается, что порядковое место каждого сахара в цепи детерминируется заранее потому, что только те гликозилтрансферазы, которые требуются для синтеза оли-госахарида, присутствуют в клетках, способных синтезировать дан-

Рис. 15.13. Схема биосинтеза муцина подчелюстной железы свиньи с активностью А+-групповых веществ крови (гл. 29). Моносахариды показаны в виде шестиугольников. Участвующие гликозилтрансферазы: на стадии 1 UDP-N-ацетилга-лактозамина — протеин-1ЮР-М-ацетилгалактозаминнлтрансфераза; на стадии 2 иБРгалактозы — ?(1—>-3)-К-ацетилгалактозамин-галактозилтрансфераза; на стадии 3 СБРфукозы — а(1—>-2)-галактозо-фукозилтраисфераза; на стадии 4 СМРсиаловой кислоты — ? (2—>-6)-К-ацетилгалактозамин-сиалилтрансфераза и на стадии 5 UDP-N-ацетилгалактозамина — ?(1—»-3) -галактозо-К-ацетилгалакто-

заминилтрансфераза.

IS. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II

667

ный конкретный олигосахарид. Это трудно согласовать с тем фактом, что в некоторых клетках найдены гликозилтрансферазные активности, которые, очевидно, не имеют отношения к синтезу известных в настоящее время гликопротеидов, образующихся в этих клетках.

Синтез олигосахаридов, соединенных ?-гликозидной связью, включает углеводный интермедиат долихолфосфата, который сохраняет связь с мембраной эндоплазматического ретикулума или аппарата Гольджи на протяжении всего процесса

СНз \

2=с-сн=сн/л-

,сн2=с—сн=сн/,—сн2—сн—сн2—сн2—о—ро3н

Эолихолфосфат

Долихолы— это полипренолы (от С80 до Сюо), содержащие от 16 до 20 изопреновых единиц; концевая изопреновая единица насыщена и заканчивается гидроксильной группой. Небольшое количество подобного СбБ-полипренола найдено в печени; этот полипре-нол участвует и в синтезе олигосахаридов бактериальной клеточной стенки (разд. 15.11). Около половины долихола в печени присутствует в виде эфира пальмитиновой кислоты, который синтезируется путем переноса с фосфатидилхолина.

Участие долихолфосфатов в синтезе олигосахаридов в высших организмах отмечалось в связи с обнаружением свойства микро-сомальных препаратов из различных тканей, включая печень, мозг, яйцевод, щитовидную железу и лимфоциты, образовывать долихолфосфосахара при инкубации с долихолфосфатом и каким-либо нуклеотидсахаром. К числу нуклеотидсахаров, способность которых к образованию долихолфосфосахаров установлена, относятся GDPMaHH03a, UDP-N-ацетилглюкозамин, иОРглюкоза и •иОРксилоза.

Маннозильные и ?-ацетилглюкозаминильные производные долихолфосфата синтезируются в соответствии с приведенными ниже реакциями (Dol—О—Р03Н—долихолфосфат):

О

UDP-GlcNAc + НО-Р-О—Dol ОН

СН„ОН

НО

О

О II

1_о_?—о—?—О—Dol + UMP

о- о-

Н NAc

Ы-аи1етилглюкозами™лВифаСфорилЭолих°Г1

663

III. МЕТАБОЛИЗМ

снрн

о

о

О-Р-О—Dol + GDP

GDP—Man + HO—P-O-Dol ОН

o-

H ?

машозилфоссрорилЭолихол

Отметим, что с ?-ацетилглюкозамином образуется а-дифосфориль-ное производное, а с маннозой — ?-монофосфорильное.

Обнаружены также ди-, три- и олигогликозилфосфорилдолихо-лы. Так, продукт, содержащий маннозу и ?-ацетилглюкозамин, изолированный из яйцевода курицы, им

страница 26
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(23.09.2019)