|
|
Основы биохимии. Том 2ел ориентировочную структуру (Man) „?-Мап (? 1->-4) GlcNAc (?1->-4) GlcNAc-дифосфорилдо-лихол. Похожее соединение было выделено из клеток мышиной миеломы: (Мап)5-(GIcNAcb-Дифосфорилдолихол. Из этих и других наблюдений становится очевидным, что оли-госахаридная цепь сначала синтезируется на долихолфосфате и затем переносится в неизмененном виде на специфический остаток аспарагина в акцепторном белке (рис. 15.14). Несмотря на то что ни одна из специфических трансфераз, участие которых постулируется в этих реакциях, не была изолирована, имеются серьезные экспериментальные свидетельства в пользу этой концепции. В частности, показано, что антибиотик туникамицин преимущественно ингибирует синтез ?-ацетилглюкозаминилдифосфорилдолихола в препаратах микросом, что находится в соответствии с имеющимися наблюдениями о полном подавлении этим антибиотиком синтеза олигосахаридов, присоединенных ?-гликозидной связью в гликопротеидах. Имеющиеся в настоящее время данные позволяют полагать, что реакции, идущие с участием долихолфосфата (рис. 15.14), ответственны за синтез и встраивание «ядра» («кора») олигосахарида в гликопротеиды, причем углеводные группы присоединяются ?-гли-козидными связями. Ядро характеризуется тем, что содержит маннозу и ?-ацетилглюкозамин; гликопротеиды с такими структурами ядра часто обозначают как гликопротеиды плазменного типа, поскольку многие белки плазмы крови имеют олигосахаридные простетические группы этого типа (гл. 29). Кор-структуры содержат варьирующие количества маннозы (табл. 15.6) у различных гликопротеидов, но причины таких вариаций неясны. После завершения синтеза области ядра гликопротеида олигосахаридные цепи достраиваются под действием гликозилтрансфе-раз без участия долихолфосфата. Например, для завершения синтеза олигосахарида IgA (табл. 15.6) требуется последовательное действие по меньшей мере трех гликознлтрансфераз: вначале 15. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II 669 GlcNAcc?-P-P-Dol UDP ? UMP UDP-GlcNAc GlcNAc/3-GlcNAcol-P-P-Dol GDP-Мап TiGDP-Man + 77D0I-P nGDP + лМал/3-P-DoI + GDP ManB-GlcNAcp-GlcNAccC-P- P-Dol '· {Mail)nCf-MaHJi-GlcNAcj3-GlcNAcc(-P-P-Dol + Dol-P ПОПИПептиЭ у (Man)nof-Manp-GlcNAcB-GlcNAcrf-nonMneranMa + Dol-P-P Рис. 15.14. Предложенная последовательность для биосинтеза олигосахаридного ядра (кора), соединенного ?-гликозидной связью с остатками аспарагина, в гли-копротеидах. Этот путь предложен на основе изучения процесса в печени, поджелудочной железе, яйцеводе и лимфоцитах. Принимают, что определенная глико-зилтрансфераза действует на каждой стадии и специфична к катализируемой реакции. [Waecheler C.'J., Lennarz W. I., Annu. Rev. Biochem., 45, 105, 1976.] UDP-N-ацетилглюкозаминилтрансферазы, затем 1ЮРгалактозил-трансферазы и, наконец, СМРсиалилтрансферазы. Уже давно известно, что недостаточность витамина А (ретинола) нарушает функционирование слизистой оболочки кишечника и связана с уменьшением числа бокаловидных клеток. У таких тканей in vitro обнаруживается существенное снижение встраивания фукозы и ?-ацетилглюкозамина в эндогенные акцепторы. Эти факты послужили основанием для предположения о том, что ретинол может выполнять функцию, аналогичную функции доли-холфосфата. Четких доказательств в пользу этого предположения не имеется; однако сообщается, что ретинолфосфат может служить акцептором маннозильных остатков в препаратах мембран печени крысы. ?70 III. МЕТАБОЛИЗМ 15.9. Клеточные стенки растений Физические трудности у растительных клеток несравненно более серьезны, чем у клеток животных. Растительные клетки могут попадать в экстре\ильно гипотонические условия, когда они обитают в пресноводном водоеме, или в экстремально гипертонические условия, сели средой их обитания является океан. У высших растений механизмы транспорта жидкости и электролитов зависят от развития тургора в клетках проводящих тканей. В отсутствие минерального скелета материал, окружающий клетки наземных растений, должен быть способен выдерживать большую массу. Эти проблемы разрешаются путем выделения мембраной растительной клетки целлюлозы, организованной в плотно упакованные фибриллы, по существу образующие кристаллическую решетку. Такие фибриллы, оплетающие и укрепляющие клетку, окружены аморфным матриксом других полисахаридов. Это сложная и очень разнообразная группа веществ, обладающих видовой специфичностью. Наиболее распространены гемицеллюлоэы, которые представляют собой ксиланы — линейные полимеры ч -ксилозы, соединенной ?-1,4-связью с боковыми цепями, построенными из 4-О-метилглюкуроновой кислоты и/или арабинозы. Гемицеллюлозам в матриксе сопутствуют, но не связаны с ними пектины — полимеры метиловых эфиров галактуроновой кислоты. У отдельных видов растений в этот матрикс могут также выделяться D-галактаны, L -арабина-ны или различные гетерогликаны. В тесном контакте с целлюлозными фибриллами матрикса находится значительное количество (возможно, 5% сухой массы) белка, называемого экстенси-ном. Подобно коллагену, этот белок богат оксипролином, доля которого составляет V5 числа всех аминокислотных остатков. Как и в синтезе коллагена (гл. 38), гидроксилирование пролипа происходит после его встраивания в пептидную цепь. Остатки арабинозы илн галактозы гемицеллюлозных молекул соединены гликозидной связью со многими из этих .гидроксидных групп. Образование и ориентация экстенсина, который существует в виде жесткой закрученной влево спирали, может определять рост и направление полисахаридных волокон. Структурная мощность такой упаковки в некоторых случаях позволяет противостоять столь большой осмотической силе, как 20 ООО кг/см2. Клеточные стенки водорослей, грибов, плесеней и дрожжей не должны выдерживать столь значительную массу, но опять-таки должны быть способны противостоять большим разностям осмотического давления. У этих организмов также наблюдается значительное разнообразие материалов стенки, представленных гомо- и гетсрополисахаридами. S' всех грибов и у некоторых дрожжей в структуру клеточной стенки включен хитин; компонентами клеточной стеики дрожжей являются сильно разветвленные полиманнаны. Стенки водорослей наряду с другими компонентами содержат большие количества полиманнуроновых (альгиновых) кислот. Сведения о структуре многих растительных полисахаридов еще недостаточны, мало известно об их синтезе, но ясно, что они определяют размер, форму и физические свойства клеток. 15.10. Структура полимеров бактериальных клеточных стенок 15.10.1. Пептидогликан Механическое укрепление клеток бактерий сопряжено с еще большими затруднениями, чем в случае клеток растений. И здесь клетка должна иметь возможность противостоять внезапному осмотическому «шоку», но вместе с тем клеточная стенка должна быть способной расти вместе с клеткой, разрываться в соответствующий момент клеточного деления и после этого быстро замыкаться. Та- ??. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II 671 Рис. 15.15. Повторяющаяся единица пептидогликана клеточных стенок бактерии. Цифры в кружках указывают группы, участвующие в присоединении одной повторяющейся единицы к другой или к другим заместителям: 1 и 2 — присоединены к полисахаридным цепям; 3 — может быть связана с тейхоевой кислотой (см. ниже) через фосфодиэфирный мостик; 4 — обычно атом Н, но иногда он участвует в образовании пептидной связи с другой аминокислотой; 5 — соединение с пептидной связью (6) в различных повторяющихся единицах, чаще через короткую пептидную цепь. кой каркас клетки в действительности представляет собой одну мешковидную макромолекулу, а именно пептидогликан, часто называемый муреином, который обязательно присутствует в бактериях, причем его структура может несколько варьировать в зависимости от вида бактерий. Повторяющаяся единица пептидогликана показана на рис. 15.15. Гликановая единица построена из чередующихся остатков ?-ацетилглюкозамина и ?-ацетилмурамовой кислоты (З-О-лактил-N-aue-тилглюкозамин, сокращенно MurNAc), и пептидная единица состоит из ь- и L-аланина, L-лязина и D-изоглутамина в указанной последовательности. Отмечена значительная видовая вариабельность состава пептидной единицы; так, например, мезодиаминопимелиновая кислота (разд. 20.4.1.9) заменяет L-лизин у Е. coli. На рис. 15.16 показаны основные черты строения образуемой поперечными связями сети повторяющихся единиц пептидогликана Staphylococcus aureus и ?. coli. Отметим, что с мезодиаминопимслиновой кислотой может быть ковалентно связан ли-попротеид (разд. 17.3). Кроме того, у S. aureus единицы пептидогликана связаны пентаглициновыми мостиками. У многих организмов, таких, как Micrococcus lyso-deikticus, лишь приблизительно к одной из каждых пяти групп ?-ацетилмурамовой кислоты в повторяющемся дисахариде гликана присоединен тетрапептид, что приводит к созданию более открытого полимера пептидогликана в сравнении с таковым Е. coli или S. aureus. Большую помощь в проведении структурного анализа пептидогликанов оказало применение гликозидаз и протеаз, гндролизующих какую-либо определенную связь в этих соединениях. Так, особенно полезной оказалась гликозидаза лнзо-цим, поскольку она гидролизует р-1,4-гликозидную связь между ?-ацетилмурамо-вой кислотой н ?-ацетилглюкозамииом у грамположительных бактерий, таких, как М. lysodeikticus. 672 III. МЕТАБОЛИЗМ (Gly), GlcNA MlirNAc LLys I D-Ala s GlcNAc. MurjJAc L-Ala GlcNAc L-Lys I D-Ala (Gly), GlcNA (G'y)5 MurNAc ? L-AIa MurNAc ЧР-wo-Glri \ ? L-Lys D-AIa D-Ala ^sp-uso- Gin GlcNAc ^ ' Рис. 15.16. Структура пептидогликанов из Staphylococcus aureus (а) и ?. coli (6). Показанные структуры представляют лишь части макро.молекулярной трехмерной сети в полимерной молекуле, в которую, по существу, заключена клетка. Цепи дисахаридных повторяющихся единиц упакованы в двух плоскостях и соединены поперечно пептидными связями, образующимися между пептидными единицами пептидогликана. 15. iMETAB0JlH3iM УГЛЕВОДОВ. II 673 CH, I HZNCH c=o I о I ? -сн„—о о сн, -I >JCH .1 c=o I ? p—о—сн2—с—CH3OH OH I ? Рис. 15.17. Пре |
< 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] |