Принципы структурной организации белков - Г. Шульц 1982
Взаимодействия белок - лиганд
Взаимодействия белков с другими макромолекулами
Гликопротеиды
Ковалентно связанная углеводная часть определяет величину, вязкость и местонахождение многих гликопротеидов. Наиболее распространенную группу биологически важных макромолекул представляют гликопротеиды, которые состоят из углеводных фрагментов, ковалентно связанных с полипептидами через боковые цепи остатков Thr, Ser или Asn [711, 712]. В единственном гликопротеиде с известной структурой белке IgG Kol миеломы [543] углеводный фрагмент имеет фиксированное расположение и выполняет, по-видимому, чисто структурную функцию. Вероятно, это относится к большинству гликопротеидов.
Углеводная часть может составлять от не менее одного до более восьмидесяти процентов общего веса гликопротеида. Поскольку углеводные фрагменты, присоединенные к определенному месту белка, могут варьировать, гликопротеид редко относится к гомогенному типу молекул. Первый пример из табл. 10.3 показывает, что вязкость и гидрофильные свойства углеводных фрагментов важны для функции многих гликопротеидов. В других случаях (типичными примерами являются рибонуклеази поджелудочной железы различных млекопитающих [145]) наличие углеводного фрагмента не означает каких-либо преимуществ или недостатков, а связано лишь с тем фактом, что неспецифический присоединяющий сахар фермент распознает структурную особенность белка как субстрата [712]. Искусственные углевод-белковые образования более стабильны к нагреванию, денатурации и действию протеаз, чем соответствующие белки. По катаболизму и другим биологическим особенностям такие соединения отличаются от белков и могут рассматриваться как потенциальные новые терапевтические средства [796].
Таблица 10.3 Влияние углеводных фрагментов на свойства и действие гликопротеидов1
|
Свойство или действие гликопротеида |
Пример |
Биологический аспект |
|
Величина |
Белки плазмы крови [145, 721] |
Предохранение от потери белков в почках |
|
Вязкость |
Муцины (гликопротеиды слизистых [722]) |
Муцины используются в качестве защитных оболочек, смазки и среды для транспорта |
|
Антифризное действие |
Антифризные гликопротеиды антарктических видов рыб [723, 724] |
Препятствуют росту, но не образованию кристаллов льда в жидких средах организма. Гликопротеиды понижают точку замерзания водных растворов в той же степени, что и эквивалентное количество NaCl |
|
Ориентация в мембранах |
Гликопротеиды клеточных мембран млекопитающих; углеводные фрагменты расположены на внешней поверхности [709] |
Поскольку существует высокоэнергетический барьер для прохождения углеводного фрагмента через гидрофобную часть мембраны, гликопротеиды помогают установлению и поддержанию асимметричного распределения мембранных белков |
|
Взаимодействие со специфическими поверхностями |
Протромбин [725] и другие белки плазмы крови млекопитающих [173] |
Время жизни белков плазмы регулируется следующим образом. Потеря концевого невосстановленного сахара, связанного с белком углеводной боковой цепью, приводит к обнажению концевой D-галактозы. Этот остаток распознается рецептором на поверхности клеток печени, затем присоединяется весь гликопротеид и разлагается белками клетки |
|
Действие как мембрансвязанного рецептора |
Лектиновые рецепторы в клеточных мембранах, например рецептор конканавалина А [726] |
У лектина (например, конканавалина А) имеется центр для присоединения специфического сахара (а-метилманиозида) рецептора (гликопротеида). Присоединение лектина является пусковым механизмом деления клетки. Лектины могут дать важные сведения для выяснения этого процесса. Их истинная функция пока еще не известна. |
1 Первые четыре примера представляют общие свойства углеводов. Последние два примера иллюстрируют важность отдельных сахарных остатков для специфического распознования.
Специфичные сахарные остатки выполняют функции узнавания. Последние два примера табл. 10.3 показывают, что сахара выполняют важную роль в специфических взаимодействиях между поверхностями клеток и растворимыми макромолекулами. Межклеточное распознавание, например, при образовании тканей из различных типов клеток также основано на структурном разнообразии гликопротеидов [709, 713]. Сахара действительно являются подходящими элементами образования некоторых специфических структур [85]. Если из трех различных аминокислот можно составить только шесть различных пептидов (используя все перестановки), то из трех сахарных остатков можно образовать по меньшей мере в десять раз больше первичных структур; в связи с этим многие из возможных объединений моносахаридов используются in vivo. Однако механизмы узнавания с участием сахарных остатков часто основываются скорее на стохастических, чем на стехиометрических процессах, поскольку синтезу сложных углеводов недостает точности белкового синтеза.