Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 376
Текст из файла (страница 376)
Матрикс оказывает влияние на выживание, развитие, миграцию, деление, форму и функцин> этих клеток. В этом разделе мы сосредоточимся на обсуждении внеклеточного матрикса соединительных тканей позвоночных, однако формы внеклеточного матрикса, за нимающие болыпой обьем, играют важную роль практически у всех многоклеточных организмов.
В качестве примеров можно привести кутикулы червей и насекомых, клеточные стенки грибов и, как мы обсудим ниже, клеточные стенки растений. 18)О.: -.Часть 5'. Кретки в крнтексгеик совбкупнМти 19.6.3. Гиапуронаны дейстауют как пространственный фильтр и облегчают миграцию клеток при морфогенезе ткани и ее Восстаноалении Гиалуронан (также называемый гиалуроновой кислотой, илн гиалгуронапгом) является простейшим гликозаминогликаном (рис. 19.57). Он состоит из регулярной последовательности длиной до 25000 дисахаридных остатков, обнаружен в разном количестве во всех тканях и жидкостях взрослого животного и особенно хорошо выражен у эмбрионов на ранних стадиях развития.
В отличие от других гликоза. миногликанов, он не содержит сульфатированных сахаров, все его дисахаридные остатки идентичны, цепочки его необычайно длинны (тысячи мономеров) и, как правило, не связаны ковалентно с каким. либо белком.
Более того, другие гликоза миногликаны синтезируются внутри клетки и выходят наружу путем экзоцнтоза, а гиалуронан синтезируется непосредственно на поверхности клетки ферментным комплексом, находящимся в плазматической мембране. Считается, что гиалуронан обеспечивает дополнительное сопротивление силам сжатия в тканях и суставах. В процессе эмбрионального развития он заполняет пространство, стимулируя морфогенез, поскольку малое его количество, всасывая воду, расширяется и занимает болыпой объем (см.
рис. 19.50). Гиалуронан, син тезированный локально с базальной стороны эпителия, может его деформировать, создавая в этом месте бесклеточное пространство, куда клетки могут мигрировать. Например, в развивающемся сердце синтез гиалуронана таким образом способству ет формированию клапанов и перегородок между камерами сердца. Аналогичные процессы происходят и в некоторых других органах. Когда миграция клеток пре кращается, избьгточный гналуронан удаляется с помощью фермента гиалуронидазы.
Кроме того, гиалуронан вырабатывается в больших количествах прн заживлении ран и является важным компонентов суставной жидкости, действующей как смазка. При выполнении многих своих функций гиалуронан специфически взаимо действует с другими молекулами, в том числе белками и протеогликанами.
Неко. СН,ОН М-ецетипгпюкоземин СН,ОН СН, О Н ОН з гпюкуроноеея кислота ийся дисахарид ОН Рис. 19.57. Повторяющееся дисехвриднея последоветельносгь в гивлуроновой кислоте — относительно простом гликоземиногликвне. Этз широко распространенная у позвоночных молекула состоит из единственной длинной цепи, включающей вплоть до 25 ООО остзтков сахара.
Обратите внимание нз отсутствие сульфзтных групп. торые из этих молекул являются компонентамн внеклеточного матрикса, а другие фиксированы на поверхности клеток. 19.6.4. Протеогликнньг предствелинзт собой гликозвминогликеновзззе цепи, ковалентно сшитые с белком За исключением гиалуроновой кислоты, все гликозаминогликаны ковалент но связаны с белком в форме протеогликанов. Протеогликаны вырабатываются большинством животных клеток. Кбровый белок протеогликана синтезируется на рибосомах, связанных с мембранами, и «протаскивается» через мембрану в просвет эндоплазматического ретикулума. Полисахаридные цепи добавляются к белку, главным образом в аппарате Гольджи, до момента их экзоцитоза. Первым к серн новому остатку этого белка присоединяется специальны линкерный игрисахарид, служащий затравкой» для роста полисахарида; затем с гюмощью специфических гликозилтрансфераз один за другим добавляются сахарные остатки (рис.
'гй.бг8). По мере удлинения цепи в аппарате Гольджи многие из полнмеризованных са харных остатков ковалентно модифицируются в результате ряда последователь ных и координированных реакции: эпимеризации, изменяющей конфигурагнгю функциональных групп вокруг одного нз углеродных атомов в молекуле сахара, и сульфатирования. Последнее сильно увеличивает отрицательный заряд про. теогликанов. Протеогликаны, как правило, отличаются от гликопротеинов природой, числом и расположением сахарных боковых цепей. По определению, как минимум одна серии Н вЂ” С вЂ” СН,— 0 — вбяИЙ» З -!~4~ГЗГВЗЗВ' —;.;,~ГВГГЗфйг;.— .~„;;:,"..;~, *-„ пинкерный тетрасахврид гпикозаминогпикан коровый белок х к Рис.
19.5В. Образование связи гликозаминогликановой цепи с белком в молекуле протеогликана. Сначала особый линкерный тетрасахарид связывается с боковой цепью серина. В большинстве случаев неясно, как выбирается конкретный сериновый остаток, однако, судя по всему, распознается скорее специфическая конформация полипептидной цепочки, а не линейная последовательность аминокислотных остатков.
Затем, сахар за сахаром, из повторяющихся дисахаридных единиц синтезируется остальная часть гликозаминогликановой цепи. В состав дисахаридной субьединицы хондроитинсульфата входят 0-глюкуроновая кислота и М-ацетил-0-галактозамин; в случае гепарансульфата зто 0-глюкозамин (или Оидуроновая кислота) и Н-ацетил-0-глюкозамин; у кератансульфата зто О-галактоза и М-ацетил- О-глюкозамин.
' 19Ж ВметигЛВТОЧИЫй ИатРИКССОЕДИИИГчЛЬНЫК тиагНЕЭ1 жИВотНЬЗКгг 'ТйЗ Рис. 19.60. Апреканоеый компленс из хряца бьгчьего зародьгшэ. а) Электронная микрофотография аггреканового комплекса, полученная при напылении платиной. Также можно различить несколько свободных моленул аггрекана. 6) Схема гигантского аггрека нового комплекса, представленного на рисунке (а).
В состав комплекса входит примерно 100 молекул аггрекана (каждая подобна изображенной на рис. 19. 59), у которых М-концевой домен корового белка нековалентно связан с одной и той же цепью гиалуроновой кислоты. Связующий белок присоединен и к белку протеогликана, и к гиалуроновой цепи, стабилизируя комплекс. Связующие белки являются представителями семейства гиалуронан-связывающих белков; некоторые из белков этого семейства расположены на поверхности клетки. Молекулярная масса такого комплекса может составлять до 10з и выше, а занимаемый им объем равняется объему бантериальной клетки, то есть опало 2 х 10 "см'. (Электронная микрофотограа) фия любезно предоставлена савггепсе яозепьегб ) 1 мкм 1 мкм апрекановый комплекс лок молекула ги кератансульфат —;Я "ф'"' хондроитинсупьфат 19.6.5. Протеогликаны могут регулировать активность секретируемык белков Функции протеогликанов столь же многочисленны, сколь разнообразно их химическое строение.
Их гликозаминогликановые цепочки, например, могут г)юр мировать гели с различным размером ячеек и плотностью зарядов. Следовательно, они могут служить селективными фильтрами, регулирующими движение молекул и клеток согласно их размерам и заряду, как в случае толстой базальной мембраны почечных клубочков тем. равд. 19.4.4). 19.6. Внекпеточный матрикс соединительных тканей животных 1815 19.6.6. Протеогликаны на поверхности клетки действуют как корецепторы Не все протеогликаны выделяются во внеклеточное пространство.
Некоторые нз них являются интегральными компонентами плазматической мембраны, причем их белок либо встроен в мембранный бислой, либо прикреплен к мембране с помощью гликозилфосфатидилинозитолыюго (СР1) якоря. Некоторые из этих мембранных протеогликанов работают как корецепторы, действуя совместно с обычными рецепторными белками на поверхности клетки.
Кроме того, некоторые обычные рецепторы имеют одну или несколько гликозаминогликановых цепей и, стало быть, сами являются протеогликанами. Одними из наиболее изученных мембранных протеогликанов являются синдеканы, у которых кбровый белок пронизывает мембрану, а его внутриклеточный домен взаимодействует, как считается, с актиновым цитоскелетом и сигнальными молекулами в примембранном слое.
Синдеканы расположены на поверхности различных клеток, в том числе фибробластов и эпителиальных клеток. Синдеканы принимают участие во взаимодействии фибробластов с матриксом — они изменяют параметры взаимодействия ннтегрннов с фибронектином на клеточной поверхности, а также с сигнальными белками и белками цитоскелета внутри клетки. Кроме того, синдеканы связываются с ГСГ и доставляют их к ГОГ-рецепторам той же клетки.
Аналогично этому другой мембранный протеогликан, под названием бетагликан, связывает ТОГр и доставляет их к ТОГй-рецепторам. Значение протеогликанов как корецепторов н регуляторов распределения и активности сигнальных молекул подтверждает тот факт, что генетическая инактивация протеогликанов влечет за собой тяжелые нарушения развития.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
