Й этап
Ассоциация молекул нерастворимого коллагена по принципу «бок-в-бок». Ассоциация фибрилл происходит таким образом, что каждая последующая цепочка сдвинута на 1/4 своей длины относительно предыдущей цепи.
Особенности строения и функции эластина. Особенности строения эластина:
В отличие от коллагена, образующего прочные фибриллы, способные выдержать большие нагрузки, эластин обладает резиноподобными свойствами.
Эластин содержит в составе около 800 АК, среди них преобладают глицин, валин, аланин – АК с неполярными радикалами.
Эластин также содержит довольно много пролина и лизина, но лишь немного гидроксипролина, полностью отсутствует гидроксилизин.
Отсутствует одной стабильной упорядоченной структуры возникает вследствие большого
количества гидрофобных радикалов, в результате цепи эластина образуют регулярные вторичную и третичную структуры, что и обуславливает свойства эластина.
Значение десмозина и лизиннорлейцина:
В межклеточном пространстве молекулы эластина образуют волокна и слои, в которых отдельные пептидные цепи связаны множеством жестких поперечных сшивок в разветвленную сеть.
В образовании этих сшивок участвует остатки лизина двух, трех или четырех пептидных цепей. Структуры, образующиеся при этом, называют десмозинами (десмозин или изодесмозин).
Кроме десмозинов, в образовании поперечных сшивок может участвовать лизиннорлейцин, который образуется двумя остатками лизина.
Наличие ковалентных сшивок между пептидными цепочками с неупорядоченной, случайной конформацией позволяет всей сети волокон эластина растягиваться и сжиматься в разных
направлениях, придавая тканях свойства эластичности.
Иначе: При ферментативном гидролизе эластина образуются необычные структуры:
1)десмозин и изодесмозин;
2)лизиннорлейцин.
Десмозин и изодесмозин формируются 4-мя остатками лизина, которые соединяются своими радикалами и образуют замещенное пиридиновое кольцо (рис.1).При образовании десмозина
сначала 3 остатка Лиз окисляются до ε-альдегидов, а затем соединяются с 4-ым остатком Лиз. Т.о., десмозин и изодесмозин могут одновременно входить в состав 4-х пептидных цепей. Этим
объясняют способность эластина растягиваться в двух направлениях. Наряду с десмозином и изодесмозином поперечные связи в эластине обеспечивает и лизиннорлейцин.
Функции эластина: Эластин – основной компонент эластических волокон соединительной ткани.
Если способность коллагена к упругому растяжению невелика, то эластин подобен резине. Он содержится в большом количестве в тканях, периодически испытывающих растяжения и
сокращения: крупные кровеносные сосуды, связки, легкие.
Биохимия межклеточного матрикса. Гликозамингликаны и протеогликаны: строение и функции. Роль глюкуроновой кислоты в организации межклеточного матрикса.
А) Гликозамингликаны.
Гликозамингликаны (ранее мукополисахариды) – линейные отрицательно заряженные гетерополисахариды.
Построены из повторяющихся дисахаридных единиц. Одним мономером этого дисахарида
является гексуроновая кислота (D-глюкуроновая кислота или L-идуроновая), вторым мономером – производное аминосахара (глюкоз- или галактозамина).
Вместе оба мономера, многократно повторяясь, образуют молекулу гуалуроновой кислоты.
Помимо нее, все гликозамингликаны содержат сульфатные группы в виде О-эфиров и N-сульфата. Известно 6 основных классов гликозамингликанов:
Б) Гиалуроновая кислота – находится во многих тканях и органах. В суставной жидкости
гиалуроновая кислота выполняет роль смазочного вещества, уменьшая трение между суставными поверхностями.
Гиалуроновая кислота содержит несколько тысяч дисахаридных единиц. Молекулярная масса достигает 10^5-10^7 Д.
В) Хондроитинсульфаты – в организме различают два вида:
Хондроитин-4-сульфат
Хондроитин-6-сульфат
Построены сходным образом, отличие касается только положения сульфатной группы в молекуле N-ацетилгалактозамина.
Хондроитинсульфаты – самые распространенные гликозамингликаны в организме: они содержатся в хряще, коже, сухожилиях, связках, артериях, роговицах глаза.
Хондроитинсульфаты – являются важным составным компонентом агрекана – основного протеогликана хрящевого матрикса.
Одна полисахаридная цепь хондроитинсульфата содержит около 40 повторяющихся дисахаридных единиц и имеет молекулярную массу 10^4-10^6 Д.
В) Кератансульфаты – наиболее гетерогенные гликозамингликаны; отличаются друг от друга по суммарному содержанию углеводов и распределению в разных тканях.
Кератансульфат 1 – в роговице глаза.
Кератансульфат 2 – в хрящевой ткани, костях, межпозвоночных дисках.
Молекулярная масса одной цепи кератансульфата колеблется от 4*10^3 до 20*10^3 Д.
Г) Дерматансульфат – широко распространен в тканях животных, особенно характерен для кожи, кровеносных сосудов, сердечных клапанов.
В составе малых протеогликанов (бигликана и декорина) дерматансульфат содержится в межклеточном матриксе хрящей, межпозвоночных дисков, менисков.
Молекулярная масса одной цепи дерматансульфата колеблется от 15*10^3 до 40*10^3 Д.
Д) Гепарансульфат – входит в состав протеогликана базальных мембран. Структура дисахаридной единицы такая же, как у гепарина.
Гепарин и гепарансульфат сильно сульфатированы (в мономере 2-3 остатка серной кислоты). В состав их входят глюкуронат-2-сульфат и N- ацетилглюкозамин-6-сульфат.
Молекулярная масса – от 5*10^3 до 12*10^3 Д.
Е) Протеогликаны
В межклеточном матриксе присутствуют разные протеогликаны. Среди них есть как крупные (агрекан и версикан), так и целый набор так называемых малых протеогликанов.
Глюкозаминогликаны входят в состав сложных белков, которые называются протеогликанами.
Глюкозаминогликаны составляют в протеогликанах 95 % их веса. Остальные 5 % веса - это белок. В клетке протеогликаны связаны с гиалуроновой кислотой, образуя сложный надмолекулярный комплекс. Белковая часть в протеогликанах представлена одной полипептидной цепью,
называемой коровым (сердцевинным) белком.
В различных протеогликанах коровые белки отличаются как по молярной массе, так и по аминокислотному составу.
А) Крупные протеогликаны.
Основной протеогликан хрящевого матрикса – агрекан – это очень большая молекула, в которой к одной полипептидной цепи присоединяется до 100 цепей хондроитисульфатов и около 30 цепей кератансульфатов.
По форме молекула напоминает «ершик»:
Б) Малые протеогликаны – отличаются низкой молекулярной массой. Содержатся в хрящах, сухожилиях, связках, менисках, коже и т.д.
Малые протеогликаны имеют небольшой коровый белок, к которому присоединяются 1-2 цепи гликозамингликанов.
Наиболее хорошо изучены из малых протеогликанов декорин, бигликан, фибромодулин, перлекан, люмикан.
Они могут связываться с другими компонентами соединительной ткани и оказывать влияние на их функции.
Так, декорин и фибромодулин присоединяются к фибриллам коллагена 2 типа, что ограничивает их диаметр.
Декорин и бигликан подавляют клеточную адгезию, присоединяясь к фибронектину, а присоединяясь к фактору роста опухолей бета, снижают его митогенную активность.