Особенности биосинтеза протеогликанов

Белковая часть протеогликанов, как и других секретируемых белков синтезируется на полирибосомах, связанных с мембраной эндоплазматического ретикулума (ЭПР). Полипептидная цепь пронизывает мембрану и растет в полость ЭПР. Здесь начинается синтез гликозаминогликановой части протео­гликана («ершика»). К гидроксильным группам серина или треонина при участии гликозилтрансферазы присоединяется первый моносахаридный остаток. Затем цепь удлиняется путем присоединения очередных моносахари­дов (с участием уже других специфических гликозилтрансфераз). В полости ЭПР происходит сульфирование углеводной части. Одновременно с синтезом полисахарид­ных цепей молекула протеогликана продолжает двигаться по направлению к аппарату Гольджи, где включается в секреторные гранулы и экзоцитируется (рис. 6).

3

1

2

4

Рис.6. Механизм биосинтеза протеогликанов:

1. полость ЭПР;

2. м-РНК в составе полирибосомы шероховатого ЭПР;

3. растущая полипептидная цепь, а на ней появляются олигосахариды (хондроитинсульфаты, кератинсульфаты (протеогликаны – «ершики»));

4. протеогликан (ершик) транспортируется в аппарат Гольджи.

Завершение роста полисахаридных цепей гликопротеинов и протеогликанов является результатом следующих феноменов:

1. кэпирующий эффект сиалирования специфическими сиалилтранс-феразами (последней к полисахаридам присоединяется сиаловая кислота);

2. сульфирование, особенно в четвертом положении моносахаридов.

2.2.2. Гликопротеины

Углеводная часть гликопротеинов построена из разных моносахаридов (гетерополисахариды). В полисахаридах (олигосахаридах) моносахариды соединены гликозидными связями, в образовании которых участвует полуацетальный (гликозидный) гидроксил одного моносахарида и любая гидроксильная группа другого моносахарида. Для альдогексоз возможны такие связи: 1→1, 1→2, 1→3, 1→4, 1→5, 1→6. При этом гликозидный гидроксил может иметь α- и β-конфигурацию. Вследствие этих особенностей даже из небольшого числа моносахаридов возможно построить огромное число разных олигосахаридов, линейных и разветвленных. Например, из трех моносахаридов можно образовать 1056 разных трисахаридов. Для сравнения – из трех разных аминокислот получается только 6 разных трипептидов. С одной белковой молекулой может быть связано разное число углеводных цепей, которые могут иметь разное строение (порядок чередования моносахаридов и степень разветвленности).

Физико-химические свойства гликопротеинов

Углеводный компонент придает новые качества молекулам белка гликопротеинов и протеогликанов. Гликопротеины от всех других простых и сложных белков отличаются термостабильностью, устойчивостью к действию некоторых денатурирующих агентов, с трудом расщепляются ферментами – протеазами желудочно-кишечного тракта, крови и цитозоля.

Так, например, клеточные мембраны микроорганизмов, живущих в горячих источниках, содержат большое количество гликопротеинов, обеспечивающих термостабильность белков данных организмов. У антарктических рыб гликопротеины играют роль антифризов, то есть препятствуют образованию кристаллов льда во внутренних средах организма.