Строение протеогликанов

Протеогликаны образуют основное вещество межклеточного матрикса соединительной ткани, где они связаны с коллагеном, эластином, фибронектином и ламинином, а также другими белками межклеточного матрикса. 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. К коровому белку крепятся отрицательно заряженные полисахариды из повторяющихся дисахаридных фрагментов – гликозаминогликанов. Раньше гликозаминогликаны называли мукополисахаридами, поскольку их находили в слизистых секретах (мукоза). В настоящее время известна структура шести основных классов гликозаминогликанов, которые представлены в табл. 2.

Табл. 2. Состав гликозаминогликанов

	Название гликозаминогликана	Компоненты повторяющегося дисахаридного фрагмента
1.	Хондроитин-4-сульфат	D-глюкуроновая кислота N-ацетил-D-галактозамин-4-сульфат
2.	Хондроитин-6-сульфат	D-глюкуроновая кислота N-ацетил-D-галактозамин-6-сульфат
3.	Гиалуроновая кислота	D-глюкуроновая кислота N-ацетил-D-глюкозамин
4.	Дерматансульфат	D-идуроновая кислота N-ацетил-D-галактозамин-4-сульфат
5.	Кератансульфат	D-галактоза N-ацетил-D-глюкозамин-6-сульфат
6.	Гепарансульфаты и гепарин	D-глюкуронил-2-сульфат N-ацетил-D-глюкозамин-2-сульфат

Гликозаминогликаны заряжены отрицательно, они хорошо связывают положительно заряженные ионы, большое количество воды и сильно набухают, превращаясь в гель и придавая межклеточному матриксу соединительной ткани высокую вязкость (желеобразные свойства). Это позволяет гликозаминогликанам, которые составляют всего 10% от массы сухого внеклеточного матрикса, занимать до 90% его объема. Поэтому гликозаминогликаны обеспечивают устойчивость соединительной ткани к сжатию и выполнение ими рессорных функций. В качестве примера представлен фрагмент молекулы одного из гликозаминогликанов – хондроитинсульфата:

Наиболее известным протеогликаном является агрекан, коровый белок которого связан О-гликозидными связями через аминокислотные остатки серина со ста цепями хондроитинсульфата и тридцатью цепями кератансульфата:

Протеогликаны отличаются высокоупорядоченным способом пространственного расположения, способностью связываться с сигнальными белковыми молекулами и выполнять в соединительной ткани структурную, адгезивную, рессорную, рецепторную и другие функции. Протеогликаны могут образовывать гели с различной величиной пор и разной плотностью зарядов и служить фильтрами, регулирующими движение молекул и клеток в соответствии с их размерами и зарядом. Есть данные о том, что они выполняют подобную функцию и в базальной мембране почечных клубочков.

В межклеточном матриксе представлены протеогликаны различного строения и размеров, выполняющие разные функции. Состав протеогликанов в организме изменяется в зависимости от возраста. В течение жизни уменьшается количество хондроитинсульфата в хрящах и межпозвоночных дисках и гиалуроновой кислоты в коже, а концентрация кератансульфатов увеличивается в тканях, содержщих это соединение.

Например, в хрящевой ткани молекулы агрекана собираются в комплексы с гиалуроновой кислотой (см. табл.2). Одна молекула гиалуроновой кислоты может присоединять до 100 молекул агрекана при участии специальных связывающих белков, образуя комплекс с молекулярной массой более 200000 кДа, составляющий 25% массы сухой хрящевой ткани.

Гиалуроновая кислота может присутствовать и в свободном виде (не образуя комплексов с белками) в виде вытянутых цепей, имеющих длину до 2500 нм (2,5 мкм). Она наделена регуляторными функциями, участвует в морфогенезе.