Гликопротеины (и мукопротеины)

Гликопротеины и мукопротеины межклеточного матрикса – это белково-углеводные комплексы с ковалентно присоединёнными углеводными цепями гораздо меньшей длины, чем гликозаминогликаны. Оба этих класса белков обычно объединяют в один (и называют гликопротеины), так как различия между ними касаются лишь количества углеводов. Если у гликопротеинов углеводы составляют до 10 %, то у мукопротеинов до 50 % от массы молекулы. Из состава глико- и мукопротеинов выделено 7 моносахаридов

Таблица Моносахариды глико- и мукопротеинов

Название	Тип	Активная форма	Примечание
Галактоза	Гексоза	УДФ-Гал	часто расположена субтер­минально к N-ацетилнейра­миновой кислоте, выделена из корового олигосахарида протеогликанов
Глюкоза	Гексоза	УДФ-Глю	обычно обнаруживается во время синтеза N-связанных гликопротеинов, но отсутствует в зрелых гликопротеинах
Манноза	Гексоза	ГДФ-Ман	сахар N-связанных гликопротеинов
N-ацетил-нейраминовая кислота	–	ГМФ-Нейрам	наиболее частый терминальный сахар в гликопротеинах
Фукоза	Дезоксигексоза	ГДФ-Фук	встречается в концевых отделах гликопротеинов
N-ацетил-галактозамин	Аминогексоза	УДФ-Галамин	выделен из всех гликопротеинов
N-ацетил-глюкозамин	Аминогексоза	УДФ-Гламин	выделен из всех гликопротеинов

Функции гликопротеинов (и мукопротеинов)

• Структурные компоненты мембраны клетки, коллагеновых, эластиновых и фибриновых волокон, костного матрикса.

• Соединительный элемент в межклеточном взаимодействии.

• Защитные свойства: муцины играют роль смазочного материала, снижая трение соприкасающихся поверхностей.

• Транспортные молекулы для витаминов, липидов, микроэлементов.

• Иммунная защита. Иммуноглобулины, антигены гистосовместимости, комплемент, интерферон – вещества гликопротеиновой природы.

• Гормоны-гликопротеины: тиротропин, хорионический гонадотропин.

• Ферменты (глико- и мукопротеины): гидролазы, нуклеазы, гликозидазы, факторы свёртывания.

• Лектины (от лат. lego – выбираю) – белковые агглютинины, способные специфично и обратимо связывать углеводы или их остатки.

Среди гликопротеинов межклеточного матрикса есть множество структурных белков фибриллярной природы, адгезивных и антиадгезивных белков. Структурную функцию выполняют семейства коллагена, эластина. К гликопротеинам с выраженными адгезивными свойствами относят фибронектин, ламинин, с антиадгезивными свойствами – остеонектин, тенасцин, тромбоспондин. Все они важны в построении и работе тканей зуба и пародонта.

В настоящее время выделено около 20 основных генетически разных видов коллагеновых молекул. Их называют изоколлагены и обозначают как коллагены I типа, II типа и т.д. Каждый тип коллагена входит преимущественно в состав какой-либо определённой ткани. Сообщено также о XVI, XVII, XVIII типах коллагена, которые сопутствуют основным коллагенам и ещё мало изучены. Основные типы коллагенов зависят от состава -цепей тропоколлагена:

Основные группы коллагена

В зависимости от особенностей строения и общности функций разные коллагены делят:

1. фибриллформирующие или фибриллярные – общее название изоколлагенов I, II, III, V и XI.

2. фибриллассоциируемые – изоколлагены типов IX, XII, XV, XVI и XVIII. Они получили такое название, потому что обычно связаны с коллагеновыми волокнами, которые уже образованы фибриллформирующими типами коллагенов. Фибриллассоциированные коллагены не теряют дополнительные пептиды после секреции и обеспечивают соединение формирующих волокон коллагена с другими молекулами матрикса.

3. сетьформирующие – изоколлагены типов IV, VI, VII, VIII и X. Они образуют сетевидные структуры и чаще всего находятся в базальных мембранах, обеспечивая связь клеточных слоёв эпителия с подлежащей соединительной тканью. Это особенно важно для кожи, где фибриллы образуют нерегулярно сплетённую и очень густую сеть. Выделанная кожа представляет собой почти чистый коллаген.

Катаболизм коллагена

Коллаген активно обновляется, имея высокие уровни и биосинтеза, и распада. Время полужизни отдельных молекул коллагена в зависимости от места их локализации насчитывает недели и месяцы. Основную роль в его обмене играют коллагеназы. Эти ферменты выделены из кожи, кости, хряща, десны, периодонта, роговицы глаза, синовиальной оболочки, эпителиальных клеток, печени, полинуклеарных лейкоцитов, эозинофилов, макрофагов, фибробластов, тромбоцитов и т.д.

Коллагеназы различного происхождения имеют свои особенности. Для действия коллагеназ обычно необходимы ионы цинка или кальция, нейтральная или слабощелочная среда рН=7-9. Коллагеназы действуют специфично: перерезают все три пептидные цепи тропоколлагена в одном месте и облегчают дальнейшую работу других протеаз. В первую очередь точка приложения активности коллагеназ всегда локализована на 1/4 расстояния от С-конца молекулы тропоколлагена между остатками ГЛИ и ЛЕЙ, поэтому отщепляются характерные фрагменты.

Обязательными продуктами деградации коллагена I типа являются концевые N- и С-телопептиды, отщепляемые с обеих сторон молекулы. В качестве критерия распада коллагена используют также межмолекулярные циклические сшивки пиридинолина и дезоксипиридинолина. Определение их количества в крови и моче имеет клиническое значение. При распаде коллагена всегда выделяется свободный гидроксипролин и образуются гликозиды гидроксилизина. В случае поражения соединительной ткани (болезнь Педжета, гиперпаратиреоидизм) возрастает экскреция этих компонентов с мочой. Содержание гидроксилированных модификаций аминокислот в крови и моче наряду с активностью фермента коллагеназы отражает скорость катаболизма коллагена, потому все эти показатели считаются маркёрами распада колагена.

Коллагенолитическая активность увеличивается при воспалительных процессах, опухолях, в заживающих ранах. Увеличенная активность коллагеназы обнаружена в суставах при ревматоидном артрите, в тканях ротовой полости при периодонтите, при некоторых кожных заболеваниях, язвенных кератитах. Недостаточность активности коллагеназы отмечается при циррозе печени, склеродермии, лёгочном фиброзе и др.