Хондроитинсульфаты Распространение в природе

Хондроитинсульфаты– самые распространенные представители гликозаминогли-канов в живом организме. Они являются главными компонентами многих тканей, включая хрящи, кожу, сухожилия, связки. Хондроитинсульфаты были обнаружены в пупочном канатике, артерии, роговице глаза, в клапанах сердца и аорте, селезенке, мозге, слюне. Известно несколько типов хондроитинсульфатов. Наиболее изучены 4 представителя, которые принято обозначать буквами латинского алфавита:хондроитинсульфат А(хондроитин-4-сульфат),B(дерматансульфат),C(хондроитин-6-сульфат),D(кератансульфат).

Химическое строение и молекулярная структура

Макромолекулы хондроитинсульфата А(хондроитин-4-сульфата) состоят из чередующихся звеньев остатковβ-D-глюкуроновой кислотыи4-сульфат-N-ацетил-β-D-галактозамина, соединенныхβ-(1→3)-гликозидными связями. Дисахаридные остатки соединеныβ-(1→4)-гликозидными связями(рис.1).

Рис.1.Структурная формула макромолекулы хондроитинсульфата А.

Хондроитинсульфат С(хондроитин-6-сульфат) и хондроитинсульфат А (хондроитин-4-сульфат) построены по одному принципу. Отличие между ними заключается в локализации сульфатной группы. Дисахаридный фрагмент хондроитин-6-сульфата включает звенья остатковβ-D-глюкуроновой кислотыи6-сульфат-N-ацетил-β-D-галактозамина, соединенныхβ-(1→3)-гликозидными связями (рис.2). Дисахаридные фрагменты связаныβ-(1→4)-гликозидными связями.

Рис.2.Структурная формула макромолекулы хондроитинсульфата С.

Хондроитинсульфат В (дерматансульфат) построен из чередующихся остатковα-L-идуроновой кислотыи4-сульфат-N-ацетил-β-D-галактозамина, соединенныхβ-(1→3)-гликозидными связями. Дисахаридные фрагменты связаныβ-(1→4)-гликозидными связями. Структурная формула дерматансульфата представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Структурная формула макромолекулы хондроитинсульфата В.

В отличие от остальных гликозаминогликанов макромолекулы хондроитинсульфата D (кератансульфата) не содержат звенья остатков глюкуроновой и идуроновой кислот. Дисахаридная единица состоит из звеньев остатковβ-D-галактопиранозыиN-ацетил-D-глюкозамин-6-сульфата, соединенных β-(1→4)-гликозидными связями. Дисахаридные фрагменты соединены β-(1→3)-гликозидными связями (рис.4.).

Рис.4.Структурная формула кератансульфата (хондроитинсульфатаD).R и R'=–H или –SO-3.

Кератансульфаты – сложные гетерогенные гликозаминогликаны. Различают два типа кератансульфатов: кератансульфат I и кератансульфат II. Они отличаются друг от друга суммарным содержанием остатков низкомолекулярных углеводов и локализацией в живом организме.Кератансульфат Iприсутствует главным образом в роговице глаза и содержит кроме вышеуказанной повторяющейся дисахаридной единицы (см. рис.4) звенья остатковL-фукозы,D-маннозы и сиаловой кислоты.Кератансульфат II обнаружен в хрящевой ткани, костях, межпозвоночных дисках. В его состав помимо дисахаридной единицы входят звенья остатковN-ацетилгалактозамина,L-фукозы,D-маннозы и сиаловой кислоты. КератансульфатIIвходит в состав аггрекана и некоторых других протеогликанов хрящевого матрикса.

Энергетически выгодной конформацией пиранозных циклов макромолекул всех хондроитинсульфатов является конформация кресла С1(рис.5).

(а)

(б)

Рис.5. Конформация повторяющихся единиц макромолекул хондроитинсульфатов (а) и дерматансульфата (б). На (а): X= –H, –SO3-;Y= –H, –SO3-.

На рис.5 б на примере дерматансульфата показаны также функциональные группы звеньев макромолекул, несущие отрицательный заряд и определяющие полиэлектролитный характер данного класса полисахаридов.