Структура и биологическая роль гликозамингликанов.

Гликозаминогликаны (ГАГ) – углеводная часть углеводсодержащих биополимеров гликозамино-протеогликанов или протеогликанов. Прежнее название гликозаминопротеогликанов "мукополисахариды" исключено из химической номенклатуры.

Молекулы ГАГ состоят из повторяющихся звеньев, которые построены из остатков уроновых кислот (D-глюкуроновой или L-идуроновой) и сульфатированных и ацетилированных аминосахаров. Кроме указанных основных моносахаридных компонентов, в составе ГАГ в качестве так называемых минорных сахаров встречаются L-фукоза, сиаловые кислоты, D-манноза и D-ксилоза.

Гликозаминогликаны в составе протеогликанов входят в состав межклеточного вещества соединительной ткани, содержатся в костях, синовиальной жидкости, стекловидном теле и роговице глаза. Вместе с волокнами коллагена и эластина ГАГ в составе протеогликанов образуют соединительнотканный матрикс (основное вещество).

Один из представителей ГАГ – гепарин, обладающий противосвёртывающей активностью, находится в межклеточном веществе ткани печени, лёгких, сердца, стенках артерий. Гепарин интенсивно взаимодействует с некоторыми компонентами плазмы. Он специфически связывает факторы свертывания крови IX и XI. Более важной дляантикоагулянтной активности гепарина является его способность взаимодействовать с антитромбином III.

ГАГ в составе протеогликанов покрывают поверхность клеток, играют важную роль в ионном обмене, иммунных реакциях, дифференцировке тканей. Генетические нарушения распада ГАГ приводят к развитию большой группы наследственных болезней обмена – мукополисахаридозов.

Практически все ГАГ ковалентно связаны с белком в молекуле гликозаминопротеогликанов (протеогликанов). ГАГ подразделяются на семь основных типов:

1. Гиалуроновая кислота

2. Хондроитин-4-сульфат

3. Хондроитин-6-сульфат

4. Дерматансульфат

5. Гепарансульфат

6. Гепарин

7.Кератансульфат

Биосинтез и распад ГАГ осуществляются при участии высокоспецифичных ферментов – гликозилтрансфераз и гликозидаз (сульфатаз). Ферменты первого типа в различных отделах эндоплазматического ретикулума и пластинчатого комплекса (комплекса Гольджи) катализируют реакции, в результате которых образуются определённые по структуре углеводные цепи ГАГ. Гликозидазы последовательно расщепляют ГАГ в лизосомах на моносахаридные фрагменты.

ГАГ входят в состав сложных белков, которые называются ПРОТЕОГЛИКАНАМИ. ГАГ составляют в протеогликанах 95% их веса. Остальные 5% веса - это белок. Белковый и небелковый компоненты в протеогликанах связаны прочными, ковалентными связями. На рисунке 15. представлено строение молекулы протеогликанов.

Рисунок 15.

Белковый компонент - это особый COR-белок. К нему при помощи трисахаридов присоединяются ГАГ. 1 молекула COR-белка может присоединить до 100 ГАГ.

В клетке протеогликаны связаны с гиалуроновой кислотой. Образуется сложный надмолекулярный комплекс. Упругие цепи ГАГ в составе протеогликанов образуют образуют макромолекулярные сетчатые структуры. Такое химическое строение обеспечивает выполнение функции молекулярного сита с определенными размерами пор при транспорте различных веществ и метаболитов. Размер пор определяется типом ГАГ, преобладающим в данной конкретной ткани. Например, соединительнотканная капсула почечного клубочка обеспечивает селективный транспорт веществ в процессе ультрафильтрации. За счет множества сульфо- и карбоксильных групп сетчатые структуры являются полианионами, способными депонировать воду, некоторые катионы (К⁺, Na⁺, Ca⁺², Mg⁺²).