Строение и функции протеогликанов

В организме гликозаминогликаны связаны с молекулами белков. Такие «структурные комплексы» называются протеогликанами (рис.1).В протеогликанах длинная линейная молекула гиалуроновой кислоты или другого гликозаминогликана связана нековалеными связями с молекулами белка. Последняя связана ковалентными связями с макромолекулами хондроитинсульфата, кератансульфата или др. гликозаминогликанов (рис.1).

Рис.1.Структура протеогликанов внеклеточного матрикса (схема).

Структура протеогликанов различных тканей различается количеством и классом (типом) входящих в нее гликозаминогликанов. Количество гликозаминогликанов может варьировать от 1(протеогликан фибробластовдекорин)до100(протеогликанаггрекан– основной компонент хряща). Разнообразные представители гликозаминогликанов, входящие в состав структуры протеогликана, различаются по классу, степени сульфатирования и др.

Белковая часть структуры протеогликана различается типом белка и его молекулярно-массовыми характеристиками (молекулярная масса белка кора варьирует в пределах (10 - 600)∙10³Да). Следует отметить, что каких-либо существенных структурных особенностей, отличающих белки кора протеогликанов от других белков живого организма, не обнаружено.

Присоединение макромолекул гликозаминогликанов к белковой цепи осуществляется через связующую область, в состав которой чаще всего входит олигосахарид, образованный остатками трех моносахаридов: галактоза-галактоза-ксилоза. В большинстве случаев остатоксерина (или же треонина, аспарагина)молекулы белка служит местом присоединения гликозаминогликана к полипептидной цепи (табл.2).

Таблица 2

Характеристика углевод-белковой связи различных протеогликанов

Протеогликан	Структура связи углевод–белок
Протеохондроитин-сульфаты	…--(14)-GlcA--(13)-Gal--(13)-Gal--(14)-Xyl--(13)-Ser-…
Протеодерматансульфат	…--(13)-GalNAc-(14)-GlcA--(13)-Gal--(13)-Gal--(14)- -Xyl--(13)-Ser-…
Протеогепарансульфаты и протеогепарин	…--(14)-GlcNAc--(14)-GlcA--(13)-Gal--(13)-Gal--13)- -Xyl--(13)-Ser-…
Протеокератансульфат хряща
Протеокератансульфат роговицы
Примечание. Условные обозначения остатков моносахаридов и аминокислот: глюкозы - Glc, глюкуроновой кислоты - GlcA, галактозы - Gal, ксилозы - Xyl, N-ацетилглюкозамина -GlcNAc, N-ацетилгалактозамина - GalNAc,-сиаловой кислоты - SA, маннозы - Man, серина - Ser, треонина - Thr, аспарагина - Asn.

Олигосахариды связующей области присоединяются к молекуле белка ковалентными связями трех типов:

1. О-гликозидной связью между остатками серина и ксилозы;

2. О-гликозидной связью между остатками серина (или треонина) иN-ацетилгалактозамина;

3. N-гликозиламиновой связью между амидным азотом остатка аспарагина и звеном остаткаN-ацетилглюкозамина.

В отличие от гликопротеинов, в составе которых содержится только несколько процентов (по массе) высокомолекулярных углеводов,протеогликанымогут содержать до 95% и более.

Функции протеогликанов в соединительной ткани во многом определяются свойствами входящих в их состав гликозаминогликанов. Так, ионообменная активностьпротеогликановобусловлина полианионным характером входящих в их структуру гликозаминогликанов, выполняющих активную роль в переносе и распределении катионов в соединительной ткани. Например, накопление Са²⁺в очагах оссификации связано с одновременным накоплением в них хондроитинсульфатов. Такие функции протеогликанов, какфункция связывания экстрацеллюлярной водыирегуляции диффузионных процессов, также в значительной мере зависят от свойств, входящих в их состав гликозаминогликанов.