Биологический каталог




Основы биохимии. Том 3

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

ыделены в восстановленной форме из коллагенов кожи и сухожилий после их обработки боргидридом.

При альдольной конденсации между остатком аллизина одной цепи и остатком оксиаллизина другой могут образоваться два следующих изомера:

? ??—

I I I

o=c—с—сн2—сн,—CH—CH—CH—CH2—CH2—С—c=o I III II

—NH СНО OH OH ?

? OH ??—

II II

о=с—С—СН2—СН,—СН2—СН—С—СН2-СН,—С—с=о

I II II.·

—?? ОН СНО ? j ?;

Такая поперечно сшитая аминокислота, названная синдезином, была выделена после восстановления боргидридом и гидролиза коллагенов из скуловой кости, зубов человека и быка, а также из сухожилий быка.

Продукт альдиминной конденсации оксилизина и оксиаллизина представляет собой дегидрооксилизиноксинорлейцин; он выделен в восстановленной форме из обработанных боргидридом ахилловых сухожилий быка:

—?? -??

I I

0=С—С—СН2—СН,—СН—CH=N—СН2—СН—СН2—СН,—С— С=0

I н ? I н ?

он он

Были выделены поперечно связанные ковалентными связями димерные ?-цепи; их называют ?-цепями. Поперечные сшивки могут быть разорваны тиосемикарбазидом или пеницилламином; при

Д478

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

этом -происходит дезагрегация фибрилл без разрушения тройного комплекса. Давно известно, что потребление в пишу душистого горошка (Lathyrus odoratus) приводит к латиризму, т. е. состоянию, при котором наблюдаются дефекты в развитии скелета; с мочой выделяются необычно большие количества пептидов, содержащих оксипролин. Активным началом гороха является ?-амино-пропионитрил H2N—СНг—СНг—CN, ингибитор медьсодержащей аминоксидазы плазмы и лизилоксидазы костной и соединительной тканей. В присутствии этого ингибитора не происходит окисления аминогрупп лизина в альдегидные группы; в результате поперечные сшивки между молекулами тропоколлагена не образуются. Известно также, что у пациентов с редкой наследственной болезнью, называемой синдромом Элера — Данло, тип V, наблюдается дефицит лизилоксидазы, а коллагены характеризуются необычно высокой растворимостью; в них снижено содержание альдегидов лизина и оксилизина и соответственно число поперечных сшивок. У больных с другой наследственной болезнью, cutis laxa (вялая кожа), также снижено содержание лизилоксидазы; отличие симптомов этого заболевания от симптомов синдрома Элера — Данло, тип V, позволяет предполагать, что имеются тканеспецифические лизилоксидазы.

О регуляции биосинтеза коллагена известно мало; регулирующий механизм функционирует, по-видимому, на одной или нескольких стадиях биосинтетического пути. При редких наследственных заболеваниях человека, синдроме Элера — Данло, тип IV и osteogenesis imperfecta, наблюдаются нарушения синтеза коллагенов типов III и I соответственно, характер биохимических дефектов при этом неизвестен.

38.2. Эластин

Эластин — второй главный белок соединительной ткани. В отличие от коллагена он не образует при кипячении желатину; как видно из табл. 38.1, его аминокислотный состав отличается от аминокислотного состава коллагена. В то время как коллаген является главным белком белой соединительной ткани, эластин преобладает в желтой. Так, в ахилловом сухожилии человека коллагена содержится примерно в 20 раз больше, чем эластина; в желтой затылочной связке, наоборот, содержание эластина примерно в 5 раз больше, чем коллагена. Как следует из названия, эластин преобладает в эластичных структурах, например таких, как стенки больших кровеносных сосудов. В образовании рубцов, с другой стороны, участвует коллаген.

Эластин можно выделить из суспензии соединительной ткани, подвергая ее мягкой щелочной обработке или нагреванию; при

38. СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

1479

СН

—СО ???—

Эесмозин (в поперечной связи)

Рис. 38.4. Предполагаемая схема образования десмозина из четырех остатков лизина, три из которых предварительно окисляются до соответствующих ?-альде-1идов. Изодесмозин образуется сходным путем, при этом боковые цепи находятся в положениях 1, 2, 3 и 5 кольца.

этом происходит растворение коллагенов и протеогликанов и остается почти нерастворимый эластин. Получаемые нити эластина подобны резиновым и имеют выраженный желтый цвет. Эластин можно солюбилизировать при длительном нагревании в 0,25 ? щавелевой кислоте, однако получаемый препарат оказывается деградированным. Нативные волокна эластина построены из относительно небольших, почти сферических молекул, соединенных в волокнистые тяжи с помощью жестких поперечных сшивок. Были идентифицированы две формы поперечных сшивок, обе с участием лизина. Из четырех лизиновых остатков образуются соединения, называемые десмозином и изодесмозином. Пространственные ограничения заставляют предполагать, что эти соединения образуются остатками, принадлежащими по крайней мере двум независимым

1480

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

цепям, однако они могут быть образованы также остатками, находящимися в трех или четырех различных пептидных цепях. Согласно предложенной схеме образования этих соединений (рис. 38.4), три лизиновых остатка вначале окисляются до соответствующих ?-альдегидов (аллизиновые остатки), а затем конденсируются с четвертым остатком лизина; при определенных комбинациях образуется либо десмозин, либо изодесмозин.

Об участии десмозина и изодесмозина в поперечных сшивках эластина свидетельствует ряд данных. Данные табл. 38.1 показывают, что в растворимом в солевых растворах предшественнике эластина (тропоэластине, ? 74 ООО), выделенном из тканей свиней, находившихся в условиях недостатка меди, десмозин и изодесмозин отсутствуют, в то время как в эластине из аорты нормальных взрослых свиней содержатся оба эти соединения. В условиях, при которых значительно уменьшается активность аминоксидазы у растущих животных, например при недостатке пиридоксина или меди, в ряде тканей (особенно в аорте) происходит образование дефектного эластина, что проявляется в значительном понижении у этих тканей предела прочности на разрыв; выделенный из этих тканей тропоэластин характеризуется высоким содержанием лизина и низким содержанием (либо отсутствием) десмозина и изодесмозина. При латиризме (см. выше), вызываемом введением ?-аминопропионитрила, не происходит образования ни десмозина, ни поперечных сшивок с участием альдегида лизина.

Второй тип поперечных сшивок в эластине образуется с участием лизиннорлейцина. В коллагене шиффовы основания, образованные в реакции аллизинового и лизинового остатков, не восстановлены; в эластине же эти основания находятся в восстановленной форме. В растворимом и зрелом эластине найдено лишь очень незначительное количество оксипролина; оксилизин же вообще отсутствует.

—?? ??-

I I

—ОС—СН—(СН2)3—CH2-NH-CH2-(CH2)3—СН—СО-остаток лизиннорлейцина

Нити нативного эластина, даже освобожденные от протеогли-канов, не перевариваются трипсином или химотрипсином, но медленно гидролизуются пепсином при рН 2. Поджелудочная железа секретирует зимоген проэластазу (разд. 8.7.2), которая активируется трипсином с образованием эластазы. Последний фермент, являющийся протеиназой с широкой специфичностью, гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами остатков алифатических аминокислот (разд. 6.1.2.1); этот фермент гидролизует эластин. Для процесса гидролиза эластина эластазой характерна выраженная лаг-фаза; в результате гидролиза нити исчезают и образуются аминокислоты, пептиды и смесь поперечно

38. СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

1481

сшитых пептидов, имеющих в растворе желтый цвет. Структура эластазы, в том числе последовательность аминокислот в активном центре (разд. 9.3.1), гомологична структуре других панкреатических протеиназ.

38.3. Другие волокнистые белки

Коллаген и коллагеноподобные белки широко распространены в животном мире; у растений и животных имеются и другие типы волокнистых белков, они часто оказываются локализованными вместе с нерастворимыми внешними и внутренними опорными структурами. В морских диатомеях имеется опорный белок, участвующий вместе с соединениями кремния (Si02) в образовании скелетных структур; этот белок имеет необычный состав: он содержит помимо 3- и 4-окси-пролина 3,4-диоксипролин, ?-?-триметилоксилизин, ?-?-триметил-О-фосфооксили-зин и некоторые другие аминокислоты неустановленной природы.

Опорные белки некоторых кораллов, губок и медуз содержат 3-бромтирозин, 3,5-дибромтирозин, 3-иодтирозин и 3,5-дииодтирозин.

В белке первичной клеточной стенки высших растений, экстензине, до 33% всех остатков приходится на долю оксипролнна. Этот белок связан с гемицеллю-лозой, которая особенно богата галактозой и арабииозой. При гидролизе этого белка неочищенным ферментным препаратом из грибка Aspergillus niger, содержащим целлюлазу и протеиназы, образуются пептиды, в состав которых входят остатки оксипролнна, связанные с арабинозой. Возможно, экстензии является тем веществом, к которому цепи целлюлозы присоединяются с помощью поперечных сшивок, образуемых гемицеллюлозой.

Эластиноподобный белок ресилин находится в наружном скелете насекомых, особенно в месте шарнирного присоединения крыльев у летающих насекомых. Этот скелет содержит 86% ресилина и 14% хитина (разд. 2.2.5.3); у пустынной саранчи в состав такой скелетной структуры входит также волокнистый белок. Ресилин нерастворим как в обычных растворителях, так и в растворах мочевины или солей гуанидина даже при 140 °С. В белке имеются ковалентные поперечные сшивки, образованные тирозиновыми остатками за счет углерод-углеродных связей, находящихся в орго-положениях по отношению к фенольным группам, как это показано ниже на примере структуры дитирозина:

В белке имеются также трнтирозиновые структуры. Дитирозшшвая структура напоминает тиминовые димеры в ДНК, образующиеся при облучении ее ультрафиолетовым светом (разд. 25.3.3).

Ресилин, так же как эластин, обладает резиноподобными свойствами, однако в его составе нет десмозина и изодесмозина. Ресилин обогащен глицином и ала-нииом, на долю которых приходится примерно половина остатков, содержит мало гистидина и лизина, совсем не содержит оксипролнна и серусодержащпх аминокислот; в этом отношении ресилин сходен с фиброином шелка.

NH, I

R = —С

страница 70
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 3" (10.5Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.11.2019)