УГЛЕВОДЫ МЕМБРАН

Углеводные компоненты биомембран входят в состав глико­липидов, гликопротеинов и мукополисахаридов. В табл. 7 сум­мированы сведения о составе, локализации и функциях выше­названных структурных элементов мембран.

Углеводные компоненты биомембран

Таблица 7

В состав клеточных мембран некоторых организмов входит хитин — гомополимер ацетилглюкозамина (у беспозвоночных животных), муреин или пептидогликан (у бактерий), мономером которого является дисахарид муропептид (ацетилглюкозамин + + ацетилмурамовая кислота).

В плазматической мембране количество углеводов невелико по сравнению с белками и липидами и составляет от 2 до 10 % сухой массы мембран. В распределении углеводов также, как бел­ков и липидов, наблюдается асимметрия: они локализованы на той стороне мембраны, которая не контактирует с цитозолем. В качестве биохимического маркера для изучения локализации и выделения локусов плазматической мембраны, содержащих уг­леводы, используют лектины — белки растительного и животно­го происхождения, специфически связывающие сахара. Их на­зывают углеводраспознаюгцими белками, отличающимися от фер­ментов и антител и не вызывающими химические превращения в распознаваемом лиганде.

К классу лектинов (фитогемагглютининов), которые способны агглютинировать клетки млекопитающих, относится конканава- лин А. Он является гликопротеином, состоящим из двух субъеди­ниц (изолектинов) с молекулярной массой 260 кДа; каждая содер­жит 237 аминокислотных остатков; при pH > 7,0 представляет собой тетрамер. Этот гликопротеин имеет два центра связывания Са²⁺, два центра связывания других металлов, два центра связыва­ния сахаров. Конканавалин А способен к взаимодействию со спе­цифическими углеводными группами на поверхности клеток, а именно с D-глюкозой и D-маннозой интегральных белков и, в час­тности, гликофоринов. Образует нерастворимые комплексы с био­полимерами, содержащими множественные a-D-глюкопиранозиль- ные, ct-D-маннопиранозильные и P-D-фруктофуранозильные остат­ки в качестве невосстанавливающих концов.

Лектины имеют важное практическое значение для медици­ны, связанное с их способностью “различать” эритроциты трех групп крови (А, В, О) по структуре олигосахаридных компонен­тов гликофорина. Специфические гликопротеины обнаружива­ются на поверхности не только эритроцитов, но и других клеток живых тканей. Именно вследствие наличия этих гликопротеи­нов при трансплантации органов необходима идентичность тка­ней донора и реципиента. Кроме того, установлено, что некото­рые лектины вызывают избирательную агглютинацию злокаче­ственных опухолевых клеток, указывающую на различия в струк­туре их поверхности по сравнению с нормальными клетками.

Выявлены основные типы взаимодействий, приводящих к об­разованию углевод-белковых комплексов с участием лектинов: гидрофобные взаимодействия боковых радикалов аминокислот с пиранозными циклами сахаридов; водородные связи между ато­мами боковых радикалов Asn, Asp, Arg, амидных и карбониль­ных групп углеводраспознающего сайта и гидроксилами саха- ридных остатков; ван-дер-ваальсовые взаимодействия; участие молекул воды в образовании водородных связей; участие ионов двухвалентных металлов в комплексообразовании (О. С. Мирош­ниченко, 1999). Установлено, что в распознавании лектинами остатков Gal, в отличие от остатков Glu и Man, большую роль играет положение в гексозах гидроксила 4-ОН. Углеводраспоз- нающие сайты могут быть сформированы различными участка­ми полипептидной цепи. Получены доказательства способности лектинов распознавать помимо углеводных функционально по­добные пептидные лиганды (по карбогидратнезависимому пути). Были идентифицированы пептиды, имитирующие связывание метил-а-Б-маннозида и a-D-маннозы с конканавалином. Счита­ют, что лектины и лектиноподобные белки, которые представля­ют собой мультидоменные молекулы, вовлекаются в различные типы взаимодействий с разными веществами при участии отлич­ных от углеводраспознающих доменов. Критическим парамет­ром лиганда для успешного распознавания лектинами является его конформация. В заключение следует подчеркнуть, что лек­тины способны участвовать в широком спектре регуляторных процессов: эмбриогенезе, иммунологических реакциях, онкоге­незе, белковом синтезе и др.

1.4.