Моносахариды, обнаруживаемые в гликопротеинах

Несмотря на то, что в природных источниках обнаружено и описано более 200 различных моносахаридов, в составе олигосахаридных цепей, являющихся компонентами гликопротеинов присутствует менее 12 названий из общего числа этих моносахаридов (см. табл. 1, ниже). Строение бо­льшей части этих моносахаридов рассматривалось в предыдущей лабораторной работе. Однако следует уделить внимание некоторым модифицированным сахарам. Так, на концах олигосахаридных цепей в гликопротеинах часто присутствует N-ацетилнейраминовая кислота (NeuAc), обычно присоединенная к предерминированным остаткам галакто­зы (Gal) или N-ацетилгалактозамина (GalNAc). Дру­гие перечисленные в табл. 1 моносахариды обычно зани­мают положения ближе к середине цепи.

Таблица 1

Структура моносахарида	Примечание
Глюкоза (Glc)	Присутствует на этапе биосинтеза N-связанных гликопротеинов, но не всегда обнаруживается в зрелых гликопротеинах
Галактоза (Gal)	Часто занимает претерминальное положение перед NeuAc в N-связанных гликопротеинах. Обнаруживается также в трисахаридном ядре протеогликанов
Манноза (Man)	Обычный сахар в N-связанных гликопротеинах
N-ацетилнейраминовая кислота (NeuAc)	Часто служит терминальным сахаром в N- и O-связанных гликопротеинах. Известны и другие сиаловые кислоты, но NeuAc – главный вид этих соединений, обнаруживаемый у человека
Фукоза (Fuc)	Может занимать наружную позицию в N- и O-связанных гликопротеинах или быть связанной с остатком GlcNAc, который присоединен к Asn в N-связанных гликопротеи­нах
N-ацетилгалактозамин (GalNAc)	Присутствует и в N-, и в O-связанных гликопротеинах
N-ацетилглюкозамин (GlcNAc)	Этот сахар присоединяется к полипептидной цепи N-связанных гликопротеинов через остаток Asn; он присутствует и в других частях олигосахаридных компонен­тов этих белков

Нуклеотидсахара

Первым описанным нуклеотидсахаром было глюкозильное производное уридиндифосфата - уридиндифосфатглюкоза (UDP–GIc). Позже были обнаружены и другие нуклеотидсахара, участвующие в биосинтезе гликопротеинов, однако причины, по которым одни из них содержат UDP, а другие - гуанозиндифосфат (GDP) или цитидинмонофосфат (CMP), неясны. Многие, но не все реакции гликозилирования при биосинтезе гликопротеинов протекают с использованием этих соединений. Связь между фосфатной группой и сахарами имеет ангид­ридную природу и принадлежит к разряду богатых энергией связей с высоким потенциалом переноса групп. Сахара в этих соединениях являются «активированными» и при наличии необходимых трансфераз могут переноситься на те или иные акцепторы.

В цитозоле клеток при действии специфических трансфераз на соответствующие нуклеозидтрифосфаты образуются различные нуклеотидсахара. Например, образование уридиндифосфатгалактозы (UDP–Gal) требует протекания следующих двух реакций:

UTP + Глюкозо-1-фосфат UDP–Glc + Пирофосфат

UDP–Glc UDP–Gаl

Поскольку многие реакции гликозилирования про­текают в просвете мембран комплекса Гольджи, нуклеотидсахара транспортируются через эти мембраны. Описаны транспортные системы, переносящие UDP–Gal, GDP–Man и CMP–NeuAc в цистерны комплекса Гольджи. Они представляют собой примеры систем антипорта; это означает, что приток одной молекулы нуклеотидса­хара уравновешивается оттоком одной молекулы со­ответствующего нуклеотида (например, UMP, GMP или СМР), образовавшегося при расщеплении нуклеотидсахара. Такой механизм обеспечивает адекватную концен­трацию каждого нуклеотидсахара внутри комплекса Гольджи. Например, UMP образуется из UDP–Gal следующим образом:

UDP–Gal + Белок Белок–Gal + UDP

UDP UMP + P_i