Биосинтез

Полисахаридные цепи гликозаминогликанов синтезируются путем последовательного присоединения остатков моносахаридов. Донорами моносахаридов обычно являются соответствующиенуклеотид-сахара. Реакции синтеза гликозаминогликанов катализируют ферменты семействатрансфераз,локализованные на мембранах аппарата Гольджи и обладающие абсолютной субстратной специфичностью к данному классу полисахаридов.

Белок кора синтезируется на полирибосомах. К нему присоединяются моносахариды связующей области и затем наращивается полисахаридная цепь. Сульфатирование углеводной части протеогликана происходит под действием фермента сульфотрансферазы. Донором сульфатной группы выступает ФАСФ.

Аминосахара синтезируются из глюкозы.Непосредственными предшественникамиN-ацетилглюкозамина,N-ацетилгалактозамина и сиаловой кислоты являетсяфруктозо-6-фосфат.ИсточникомNH₂-группы в этих сахарах служит аминокислотаглутамин.Аминосахар далее ацетилируется с помощью ацетил-КоА (коэнзим А). Активированными формами этих аминосахаров служат ихУДФ-производные(рис.2).

Рис.2. Схема синтеза аминосахаров.

Источниками полиглюкуроновой кислотыв живом служит пища, внутриклеточное лизосомальное разрушение гликозаминогликанов и синтез глюкуроновой кислоты. Активированная форма глюкуроновой кислоты (УДФ-глюкуронат) образуется при окислении УДФ-глюкозы (рис.3).

Рис.3. Окисление УДФ-глюкозы до УДФ-глюкуроната.

L-идуроновая кислота образуется в результате реакции эпимеризации УДФ-производных D-глюкуроновой кислоты (рис.4).

Рис.4.Реакция эпимеризации УДФ-ацетилглюкозамин – УДФ-ацетилгалактозамин.

На процесс образования гликозаминогликанов влияют глюкокортикоиды, половые гормоны и др., оказывающие ингибирующее действие на синтез гиалуроновой кислоты и сульфатированных гликозаминогликанов.

Деструкция полисахаридных цепей гликозаминогликанов осуществляетсяэкзо-иэндогликозидазамиисульфатазами (гиалуронидазой, глюкуронидазой, галактозидазой, идуронидазойи др.).Гиалуронидазы – общее название группы ферментов различного происхождения, способных катализировать реакцию распада гликозаминогликанов. Гиалуронидазы можно классифицировать на типы с использованием таких признаков, как источник фермента, используемые субстраты, условия и тип катализируемой реакции, образующиеся продукты (табл.3). Используются в медицине в основном при заболеваниях, сопровождающихся ростом соединительной ткани, а также для увеличения скорости деградации лекарств и вакцин.

Олигомерные продукты гликозаминогликанов поступают в клетку из внеклеточного пространства по механизму эндоцитозаи заключаются в эндоцитозные пузырьки, которые затем сливаются с лизосомами. Лизосомальные гидролазы продолжают дальнейшую биодеградацию олигомерных цепей гликозаминогликанов, обеспечивая постепенное полное расщепление до мономеров.

Таблица № 3

Классификация ферментов гиалуронидаз

Тип	Название	Номер	Источник получения	Подтип (диапазон активности)	Условия и тип катализируемой реакции	Биологическая активность
Тип 1Гиалуронидазы тестикулярного типа	Гиалуронат-эндо-β-N-ацетилгексоза-минидазы	3.2.1.35	Семенники и сперма млекопитающих, молоки рыб	Ia Тестикулярная гиалуронидаза (рН 4,0-7,0, до 500С)	Гидролизуют β-N-ацетилгексозамидные связи до тетрасахаридов. Проявляют трансгликозилазную активность (перенос дисахаридных фрагментов между молекулами субстрата)	Способствуют процессу оплодотворения яйцеклетки, выступают в качестве пищеварительного фермента
			Лизосомы клеток различных тканей, физиологические жидкости: сыворотка крови, синовиальная жидкость	Ib Лизосомальная гиалуронидаза (рН 3,5-4,5)
				Iс Субмандибулярная (рН 3,5-4,5)
Тип IIГиалуронидаза слюны пиявок	Гиалуронат-эндо-β-глюкуронидаза	3.2.1.36	Пиявки	− (рН 6,0)	Гидролизуют β-гликозидные связи в гиалуроновой кислоте до тетрасахаридов	Увеличивают проницаемость капилляров
Тип IIIМикробные гиалуронидазы	Гиалуронат-лиазы, гиалуронат-эндо-β-N-ацетилгексоза-минидазы	4.2.99.1	Бактерии Clostridium perfringens, Proteus vulgaris, родов Pneumococcus, Streptococcus, None, Flavobacterium	IIIа	Гидролизуют β-N-ацетилгексозамидные связи, одновременно дегидратируя ОН-группу у С4остатока уроновой кислоты на невосстанавливающем конце молекулы*	Увеличивают проницаемость тканей за счёт снижения вязкости гликозаминогликанов
			Бактерии рода None(содержатся в почве)	IIIb

Примечание. * Конечными продуктами ферментативной реакции в случае гиалуронидазы типа IIIa являются дисахариды с аминосахаром на восстанавливающем конце молекулы. В случае гиалуронидазы типа IIIb субстратом является исключительно гиалуроновая кислота, а конечными продуктами являются тетра- и гексасахариды сN-ацетилглюкозамином на восстанавливающем конце молекулы. Оптимальные для проявления ферментативной активности микробных гиалуронидаз значения рН различаются в зависимости от природы субстрата: для сернокислых эфиров (хондроитинсульфаты, дерматансульфат) оптимальными являются значения рН 8,0 — 9,0, в то время как для гиалуроновой кислоты и хондроитина — значения в районе 6,8.