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