Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

ел 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

страница 27
< 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
(21.10.2019)