Биохимия Р.Марри

Фосфорнлирование мышечных белков

Фосфорилирование легкой цепи миозина гладких

мышц снимает ее ингибиторное влияние на взаимо­

действие актина с миозином и тем самым запускает

сократительный цикл. Таким образом, ДJIЯ начала

взаимодействия актина с миозином в гладких мыш­

цах требуется фосфорилирование.

Одна из пар легких цепей миозина скелетных мышц также может подвергаться фосфорилирова­

нию, которое, однако, не влияет на активируемую

актином миозиновую АТРазу (что характерно для миозина гладких МЬПIЩ). Предполагается, что фо­ сфат на легких цепях миозина может образовывать хелат с СаН (связанным с комплексом тропомио­ зин-ТпС-актин), увеличивая тем самым скорость образования поперечных мостиков между миозино­

выми головками и актином.

Некоторые новые данные свидетельствуют

() том, что фосфорилирование тяжелых цепей миози­

на служит необходимым условием для их сборки

в толстые филаменты в скелетных мышцах, гладких

мышцах и немышечных клетках (см. ниже).

Tnl и пептидный компонент Са2 +-насоса сарко­

плазматического ретикулума в сердечной мышце могут фосфорилироватъся cAMP-зависимой про­ теинкиназоЙ. Между фосфорилированием TnI и уси­ лением сокращений сердечной мышцы, вызываемым

катехоламинами. имеется некоторая корреляция.

Этот механизм может обусловливать инотропный

эффект (повышение сократимости) 13-

~етаболнзм ~ПJЦ

АТР, необходимый в качестве постоянного

источника энергии для мышечного цикла сокраще­

ние--расслабление, может образовываться за счет

гликолиза, окислительного фосфорилирования.

креатинфосфата или двух молекул АОР. Запасы АТР в скелетной мышце при сокращении быстро исто­

щаются, и их хватает менее чем на секундное сокра­

щение. В медленвыx скелетных мышцах, обладаю­ щих значительными резервами 02 в миоглобине, ос­

новной источНИl( регенерации АТР- окислительное фосфорилирование. Быстрые скелетныe мьmщы реге­

нерируют АТР главным образом в ходе гликолиза. Фосфагены, такие как креатинфосфат, предотвра­

щают быстрое истощение запасов АТР, поставляя

легко используемый макроэргический фосфат, необ­ ходимый для ресинтеза АТР из АОР. Креатинфо­

сфат образуется из АТР и креатина в период рассла­ бления мыIцъI,. когда потребность в АТР не столь

велика. Фосфорилирование креатина катализируется креатинфосфокиназой (КФК)-специфичным для мышц ферментом, который используется при диаг­

ностике осrрых или хронических мышечных наруше­

ний.

Саркоплазма скелетных мышц содержит боль­

шие запасы гликогена, локализованного в гранулах,

примыкающих к l-ДИСКУ. Высвобождение глюкозы

из гликогена зависит от специфического мышечного

фермента гликогенфосфорилазы (см. гл. 19). Для того чтобы обеспечить образование глюкозо­

гликогенфосфорилаза Ь должна быть активирована

в фосфорилазу а. Для активации требуется фосфори­

лирование фосфорилазы Ь, осуществляемое фосфо­

рилаза-Ь-киназой (см. гл. 19). Активация фосфорила­

за-Ь-киназы, которая также осуществляется путем

фосфорилирования фермента, стимулируется СаН. Таким образом, Са2 + не только стимулирует мы­

шечное сокращение, но и усиливает образование не­

обходимого ДJIЯ этого процесса источника энер­ гии-АТР. Мышечная гликогенфосфорилаза Ь от­

сутствует при специфическом заболевании мышц

(болезнь Мак-Ардля), которое представляет собой

одну из форм гликогенозов.

АТР в мышечной ткани образуется и в ходе оки­

слительного фосфорилирования- процесса, тре­ бующего постоянного притока кислорода. Мышцы, характеризующиеся высокой потребностью в кисло­

роде в связи с длительным состоянием сокращения

(например, ДJIЯ поддержания определенной позы),

обладают способностью резервировать кислород

в миorлобиие (см. гл. 6). Поскольку кислород связы­ вается в миоглобине с гемом, мышцы, содержащие

миоглобин, окрашены в красный цвет в отличие от

не содержащих его белых скелетных мышц. В табл.

56.2 приведены сравнительные данные о некоторых

свойствах быстрых (или белых) и медленных (или

красных) скелетных мышц.

Миоаденвлаткиваза- фермент, присутствующий в мышцах, катализирует образование одной молеку­ лы АТР и одной молекулы АМР из двух молекул АОР. Эта реакция, показанная на рис. 56.9, сопряже­ на с гидролизом АТР миозиновой АТРазой во время

мышечного сокращения. На рисунке, кроме того, от­

ражена связь между различными источниками АТР

иего потреблением в ходе сокращения мышцы.

улюдей главным после жира источником запа­

сенной энергии служит белок скелетных мышц. Это объясняет очень большую потерю мышечной массы

(особенно у взрослых людей), наблюдающуюся при

длительной калорической недостаточности.

Изучению распада тканевого белка in vivo пре­

пятствует тот факт, что аминокислоты, высвобо­ ждающиеся при внутриклеточной деградации бел­

ков, могут в значительной степени реутилизирова-

Таблица 56.2. Характеристика быстрых и медленных

скелетных мышц

ться ДJIЯ синтеза белка в клетке или переноситься

к другим органам и вступать там в анаболические

процессы. Однако актин и миозин после синтеза их

пептидных связей метилируются с образованием

3-МeтиJП1IC11IДIII. В ходе внутриклеточного распада

актина и миозина 3-метилгистидин высвобождается

и выделяется с мочой. При введении метки крысам

или человеку было показано, что экскреция с мочой метилированной амmюкислоты служит надежным

показателем скорости деградации белка миофи­

брилл в мышцах. Фракционная скорость распада

мышечного белка у пожилых людей мало отличае­

тся от этого показателя у молодых, но, поскольку

масса мышц при старении уменьшается, снижается

и вклад этой ткани в общее возрастное увеличение распада белков в организме.

Как отмечалось выше, скелетные мышцы служат

основным резервом белка в организме. Они обла­

дают также высокой активностью в отношении де­

градации одних и синтеза других аминокислот.

у млекопитающих именно мышцы являются глав­

ным местом катаболизма аминокислот с разветв­

ленной цепью. Мышечная ткань окисляет лейцин дО СО2 и превращает углеродный скелет аспартата, dспарагина, глутамата, изолейцина и валина в ин­

термедиаты цикла трикарбоновых кислот. Способ­

ность мышц разрушать аминокислоты с разветвлен­

ной цепью при голодании и диабете возрастает в 3- 5 раз.

Мышцы также синтезируют и высвобождают бо­

льшие количества аланина и глутамина. В синтезе этих соединений используются аминогруппы, кото­

рые образуются при распаде аминокислот с разветв­

ленной цепью и затем переносятся на а-кетоглутарат и пируват в ходе реакций трансаминирования.

Источником почти всего пирувата, идущего на син­ тез аланина, является гликолиз из 'Экзогенной глюко­ зы. Эти реакции формируют так называемый глюко­ зо-аланиновый ЦИКЛ, в котором аланин мышц испо­

льзуется в процессе печеночного глюконеогенеза и

вто же время доставляет в печень аминогруппы,

удаляемые в виде мочевины.

Углеродный скелет аминокислот, подвергшихся

деградации и включившихся в цикл трикарбоновых кислот в мышечной ткани, превращается главным

образом в глутамин и пируват, который далее оки­

сляется или превращается в лактат. Таким образом. при голодании или в период после всасывания боль­

шая часть образующихся в процессе распада мышеч­

ного белка аминокислот покидает мышцы; исключе­

нием являются изолейцин, валип, глутамат, аСПdр­

тат и аспарагин: они участвуют в образовании глута­ мина, который высвобождается мышцами и исполь­

зуется другими тканями.

Давно известно, что работающая мышца высво­ бождает аммиак. Как установлено в настоящее время,

непосредственным источником аммиака в скелетной

мышце служит АМР, который дезаминируется в IMP под действием аденилатдезаминазы. IMP мо­ жет вновь превращаться в АМР в ходе реакций.

использующих аспартат и катализируемых аденил­

сукцинатсинтетазой и аденилсукциназой (см. гл. 35).

КЛЕТОЧНАЯ ПОДВИЖНОСТЬ

И ЦИТОСКЕЛЕТ

Совершенно очевидно, что механическую работу, включающую амебоидные движения, морфогенез,

деление, эндоцитоз, экзоцитоз, внутриклеточный

транспорт и изменение формы. выполняют и немы­

шечные клетки. Эти клеточные функции осуществ­

ляются обширной внутриклеточной сетью волокни­ стых структур. образующих цитоскелет. Клеточная

цитоплазма - это не просто мешок с жидкостью.

как думали раньше. Практически все эукариотиче­

ские клетки содержат три типа волокнистых струк­

тур: актиновые филаменты (нити) (7-9,5 нм в диаме­ тре), микротрубочки (25 нм) и промежуточиые нити (10--12 нм). Каждый из этих типов можно отличить с помощью специфических биохимических и элек­

тронно-микроскопических методик.

НеМЬПllечный актин

и хлористого калия этот актин спонтанно полимери­

зуется с образованием двуспиральных F-актиновых

нитей. подобных мышечным филаментам. В немы­

шечных клетках имеется по меньшей мере два типа

актина: р-актин и у-актин. Оба они могут присут­

ствовать в одной и той же клетке и даже, вероятно.

сополимеризоваться в одну и ту же нить. В цито­

плазме клеток актин образует микрофиламеиты диа­ метром 7-9,5 нм. которые часто имеют вид пучков спутанных сетей. Пучки микрофиламентов распола­

гаются под плазматической мембраной покоящихся

клеток и называются «стрессовыми» фибриллами.

Эти фибриллы имеют структуру двойной спирали

идекорированы миозиновым фрагментом S-1 (рис.

56.1О). Стрессовые фибриллы исчезают при увеличе­

нии клеточной подвижности, а также при злокаче­ ственной трансформации клеток химическими аген­

тами или онкогенными вирусами.

Микрофиламенты плотно упакованы в виде пет­ листой сети. располагающейся под ведущим краем или «бахромой» подвижной клетки (рис. 56.11). Ак­

тиновые микрофиламенты обнаруживаются во всех

клеточных микроотростках, таких, как филоподии

и микроворсинки. Например, микроворсинки клеток

слизистой кишечника содержат 20--30 актиновых

микрофиламентов, расположенных продольно, как показано на рис. 56.12. Эти микрофиламенты, деко­

.. I

ственно, процесса сокращения, опосредуется фосфо­

рилированием легкой цепи миозина.

Актин и миозин обнаруживаются также между полюсами веретена и хромосомами и вдоль борозды

•

. J

\~

Рис. 56.10. Электронная микрофотография фрагмента ци­

тоскелета. к которому перед быстрым замораживанием

был добавлен миозиновый субфрагмент I (S-I). Почти все филаменты продольных пучков и мнагие лежащие между

ними фИ.'Iaменты преврати:шсь в толстые канатоподобные структуры (в КРУЖ·ОЧl\е). Однако некоторые филаменты. са­

мопроизвольно расположившиеся между пучками. осга­

лись лишенными «украшений» (стрелка); -по преимуще­

Kirschner М. W. Filатепt огgапizаtiоп re"elatcd in platinum rcplicas of frce7e-dried cytoskclctons. J. Сеll Bial. 1980. 86.

212.)

нитями в микроворсинки. Проuесс сокращения не сопровождается какими-либо изменениями длины актина или миозина и. таким образом, должен осу­ ществляться, как и в мышцах, путем скольжения фи­ ламентов, т. е. с помощью механизма, сформулиро­

ванного Хаксли. Как и в гладких мышцах, активация

актин-миозинового взаимодействия и. соответ-

Рис. 56.11. Препараты бахромы или ламеллоподиев из фи­

бро6ластов (увеличение). А. Полная фиксация. Б. Мате­

риал перед фиксацией 'экстрагирован гритоном В. Эк­

стракция тритоном проведсна после фиксации. В первом

случае (фОIО А) плазматическая мембрана интактна и вну­

тренняя структура не видна. Во втором С:Iучае (фото Б)

плазматическая мембрана удалена и видны лежащие под

.. ,"

" ..

\

,, •

..

.. •."

,J

CI

-с-,.~

r

~~, ..

'.. "•

, ~ ..

'" .J

,.

"

J -'

',. .'

...

• •

плазматическая мембрана также удалена, но уже после фиксации альдегидом. Тонкая сеть ПОД;Iежащих филамен­

тов после химической фиксации выглядит более грубоЙ. А.

Актиновые микрофиламенты внемышечных клетках связаны с другими белками, подобными мы­

шечным. На плазматических мембранах в местах

прикрепления микрофиламентов и на кончиках ми­ кроворсино1С присутствует а-актинии. Геодезические

купола - «леса» цитоскелета, окружающие ядра

эукариотических клеток, состоят из актина, а­

актинина и тропомиозина. u-АктИIШН обнаруживае­

тся и в самих актиновых микрофиламентах.

Как отмечалось выше, миозин присутствует в ос­

новании микроворсинок в связанном с актиновыми

микрофиламентами состоянии. Он выявляется так­

же по ходу актиновых волокон, но в виде более тон­

ких и коротких нитей, чем в мышцах. Эти нити, по­

видимому, играют роль в поддержании волокнистой

структуры актина.

Тропомиозин, как упоминалось выше, участвует

в образовании куполов, окружающих ядра. Тропо­

миозин, локализующийся вдоль актиновых микро­

филаментов, вероятно, выполняет структурную, а не двиrательную функцию.

Функция немышечного актина регулируется, по­

видимому, несколькими специализированными бел­ ками. Профилин предотвращает полимеризацию G-

актина даже в присутствии достаточных концентра­

ЦИЙ магния и хлористого калия. Филамин способ­ ствует образованию сети актиновых микрофиламен­

тов. Тропомиозин усиливает формирование пучков

стрессовых фибрилл актина. а-Актинии способствует

прикреплению актиновых микрофиламентов к мем­

бранам, субстрату и другим клеточным органеллам.

Природный пептид цитохалазии разрушает микро­ филаменты и предотвращает их полимеризацию. Он

часто используется для проверки присутствия ми­

крофиламентов или тестирования их функции. Подвижность клетки, очевидно. детерминируется

бахромчатой мембраной или ламеллоподием, содер­ жащим пальцеподобные выросты, называемые фи­ лоподиями. Бахрома своей верхушкой присоединяе­ тся к субстрату при помощи филоподиев, и клетка

как бы перетекает вперед. Бахрома освобождается

и вновь складывается на верхушке клетки, пока но­

вые филоподии не присоединятся к субстрату (рис.

56.13).

Микротрубочки

Микротрубочки- это важнейший компонент

клеточного цитоскелета. Они необходимы ДJIя обра­

зования и функционирования митотического верете­

на и, следовательно, присутствуют во всех эукарио­

тических клетках. Эти органеллы выполняют и ряд других клеточных функций. Они определяют внутри­

клеточное перемещение эндоцитозных и экзоцито­

зных везикул (пузырьков), служат основным струк­

турным компонентом ресничек и жгутиков и глав­

ным белковым компонентом аксонов и дендритов. Микротрубочки поддерживают их структуру и уча­

ствуют в аксоплазматическом токе веществ вдоль

этих нервных отростков.

Микротрубочки представляют собой цилиндры

из 13 продольно расположенных протофиламентов,

,

Рис. 56.13. Отдельная клетка тканевой культуры. Структу­ ра внизу справа-это бахрома или ламеллоподиЙ. кото­ рый указывает на ведущий край кле гки. Клетка изображена под косым углом, как она движется сквозь субстрат, обра­ зуя с помощью бахромы новые точки прикрепления. (Re-

produced, with permission, from Lazarides Е., Revel J.P.: ТЬе molecular basis of сеН movement. Sci. Ат. [Мау] 1979; 240,

100.)

каждый из которых состоит из димеров а- и IJ-

тубулина (рис. 56.14). а-Тубулин (мол. масса 53000)

и l3-тубулин (мол. масса 55000) являются близкород­

ственными белками. Тубулиновые димеры собираю­ тся в протофиламснты, затем в тяжи и, наконец, в цилиндры, как показано на рис. 56.15. Для сборки тубулина в микротрубочки требуются две молекулы GTP на димер тубулина. Два белка. получившие на­

звание «высокомолекулярный белою> (ВМБ) и «тау­

белок», способствуют образованию микротрубочек,

но не обязательны ДJIЯ их сборки. В сборке микро­ трубочек могут участвовать также кальмодулин

и реакции фосфорилирования.

Многие известные алкалоиды способны предот­

вращать сборку микротрубочек. К ним относятся

Рис. 56.14. Электронная микрофотография микротрубочки с деформированной вследствие быстрого замораживания структурой. В левой половине рисунка видна наружная по­ верхность микротрубочки с пучками протофиламентов, от­ стоящими друг от друга на 55 нм. Справа микротрубочка

лопнула. так что видны ее внутренние стенки и расположен­

ные под углом полосы, разделенные промежутками в 40

нм. Считают, что ретикулум, окружающий микротрубоч­

ку, состоит из неполимеризованного тубулина и связанных

с микротрубочкой белков. (Reproduced, with permission, from Heuser J. Е., Kirschner М. w. Filament organization revealed in platinum replicas of frasc-dried cytoskeletons. J. Сеll Biol. 1980, 86, 212.)

ный механизм этого эффекта пока не расшифрован.

В основании ~тиков и ресничек эукариотиче­ ских клеток расположена структура, называемая ба­

з8льRыM телом; она идеНnlЧна центриоле и функцио­ нирует как центр формирования девятипарной структуры микротрубочек в жгутиках и ресничках. Эти органеллы специализированы для движения.

Каждый член пары (дублета) имеет со своим партне­

ром общую стенку из трех протофиламентов; пары соединены между собой гибким белком. нексином.

Движение осуществляется путем скольжения дубле­

тов относительно друг друга, что вызывает волно­

образные изгибы ресничек. С одним из дублетов рес­

ничек связан большой белок динеин, обладающий

АТРазной активностью, которая необходима ДJIЯ скольжения пар микротрубочек.

колхицин и его производное демекольцин (приме­

няющийся для лечения острого подагрического ар­

трита). винбластин (алкалоид Vinca. используемый для лечения рака) и гризеофульвин (противогрибко­

вое средство).

Микротрубочки «растут» в одном направлении от специфичесICИХ центров (центриолей) внутри клет­

ки. На каждой хроматиде хромосомы (см. гл. 37)

имеется кинетохор, откуда начинается рост микро­

трубочек. Многие нарушения в делении хромосом

являются результатом аномалий в структуре или

функции кинетохоров. Движение хромосом в анафа­ зе митоза зависит от микротрубочек. но молекуляр-

Промежуточные филаменты

Недавние исследования продемовстрировали су­

ществование внутриклеточной системы волокни­

стых филаментов. Их диаметр колеблется от 8 до 1О

нм, т. е. по толщине они занимают промежуточное

положение между микрофиламентами (диаметр

6 нм) И микротрубочками (диаметр 23 нм). Эти фи­ ламенты делятся на 6 основных групп. которые

имеют общие антигенные детерминанты.

Промежуточные филаменты представляют собой прочные относительно стабильные компоненты ци­

тоскелета, не подверженные быстрой сборке и распа-

состоит из четырех а-спиральных доменов, отделен­

мезенхимальные

ных друг от друга участками Р-складчатых слоев

и фланкированных с обеих сторон неспиральными

концевыми доменами. Неспиральные концевые до­ мены участвуют в растяжении протофиламентов «конец в конец» и в интерпротофибриллярных взаи­ модействиях «бок в бок». Концы кератиновых ми­

крофибрилл могут перекрестно соединяться дисуль­ фидными связями С образованием нерастворимых филаментов, подобных филаментам шерсти.

мент

COKpllmume.lbIlhle

но мышечного и мезенхимального происхождения,

присутствуют в очень многих тканях.

КОЛЛАГЕН

Коллаген, главная макромолекула соединитель­

ной ткани, является наиболее распространенным

белком в животном мире. Он обеспечивает внекле­

точный каркас у всех многоклеточных и присут­ ствует практически в любой животной ткани. В тка­

нях млекопитающих существует не менее пяти раз­

личных типов коллагена~ они образуют семейство

молекул со многими общими свойствами. Наиболее

характерная особенность коллагеновых молекул­ это их трехспиральная структура. Каждая субъеди­ ница, или а-цепь, представляет собой левозакручен­ ную спираль, у которой на виток приходится по три

аминокислотных остатка. Три такие левые спирали закручиваются далее в правую суперспираль. В ре­ зультате формируется жесткая палочковидная молс­

кула с диаметром 1,4 нм И длиной около 300 нм. За­

тем эти молекулы коллагена ассоциируют в фибрил­

лы (рис. 56.16).

Коллагеновые фибриллы образуют продольные

зигзагообразные структуры длиной чуть меньше 1/4 длины тройной спирали. Между концом одной трой­ ной спирали и началом следующей имеется про­

странство, которое может служить местом отложе­

ния кристаллов гидроксилапатита при образовании кости. Диаметр коллагеновых фибрилл колеблется

от 10 до 100 нм, И под микроскопом они видны в ви­

де пучков в экстрацеллюлярном матриксе соедини­

тельной ткани.

Еще одна характерная особенность молекулы коллагена заключается в том, что каждый третий остаток тройной спирали а-цепи представляет собой r лицин. Глицин- это единственная аминокислота,

размер которой позволяет ей поместиться под цен­ тральным ядром тройной спиральной молекулы. Та­

ким образом, центральное ядро этой молекулы со­

стоит из глициновых остатков всех трех а­

субъединиц. Эту повторяющуюся структуру можно представить как (Glу-Х-У)п, где Х и У -любые ами­

нокислоты, кроме глицина.

В коллагене млекопитающих около 100 Х­

положений занято пролином и около 100 У­

положений- 4-гидроксипролином. Эти «жесткие»

аминокислоты ограничивают вращение полипептид­

ного стержня и таким образом увеличивают ста­

бильность тройной спирали. Остатки гидроксипро­

лина придают структуре дополнительную стабиль­

ность за счет образования большего количества вну­

тримолекулярных водородных связей (для этого

используются окружающие молекулы воды). В неко­

торых Х-положениях коллагена содержится также 3-

гидроксипролин, а в У-положениях- 5-гидрокси­

лизин.

67нм

Фибрилла Ii~j

Альфа-цепь

-Gly- Х - Y-Gly- Х- У -Gly-X- У

Аминокислотная

последовательность

Рис. 56.16. Особенности молекулярной структуры коллаге­ на от первичной ПОСЛСJl.овательности до фиБРИiIЛ. (Slightly

modified and reproduced, \\-'ith permission. [гот Еуге о. R: ColIagen. Molecular divcrsity in the body'protein scaffold.

Science 1980. 207. 1315.)

Тройная спираль коллагена стабилизируется мно­

гочисленными межцеllочечными поперечными сшивка­

ми Между ЛИ1ИЛОВЫМИ и гидроксилизиловыми остат­

ками. Химическая природа этих перекрестных связей рассматривается ниже. Зрелый коллаген представ­ ляет собой гликопротеин, содержащий сахариды, связанные с остатками гидроксилизина 0- гликозидной связью.

Данные о коллагенах позвоночных. их распрсде­

лении в тканях и отличительных особенностях сум­

мированы в табл. 56.4.

Синтез коллагена

Коллаген - внеклеточный белок, но он синтези­

руется в виде внутриклеточной молекулы­

предшественника, которая перед образованием фи­ брилл зрелого коллагена подвергается посттрансля­

ционной модификации. Подобно всем секретируе­

мым белкам, предшественник коллагена претерпе­

вает процессинг в ходе прохождения через эндоплаз­

матический ретикулум и комплекс Гольджи до появ­ ления во внеклеточном пространстве. Наиболее ран­

ним предшественником коллагена является Ilрепро­

коллаген, который содержит на N-конце лидерную,

или сигнальную, последовательность примерно из

100 аминокислот. Преllроколлаген образуется на ри­

босомах, прикрепленных к эндоплазматическому ре-

остатков становится lIевоз.WО.ЖНЫJИ. Гликозилтран­ сфераза, которая переносит глюкозу или галактозу

на остатки гидроксилизина, также может действо­

вать только на а-цепи проколлагена. не имеющие

еще спиральной конфигурации.

После завершения этого внутриклеточного про­

цессинга молекулы гликозилированного проколла­

гена продвигаются к наружной поверхности клетки

через комплекс Гольджи. Внеклеточные аминопро­

теаза и карбоксипротеаза проколлагена удаляют со­

Вну'rрнклеточные (ЭlЩоплазматический ретикулум)

1)Отщепление сигнального пептида

2)4-Гидроксилирование У-пролиловых остатков

3)3-Гидроксилирование Х-пролила, где У -остаток 4-гидроксипролина

4)5-Гидроксилирование y-лизиловых остатков

5)Гликозилирование гидроксилизиловых остатков

6)Образование внутрицепочечных и межцепочечных S-S-связей

7)Образование тройной спирали проколлагена

ответственно аминоконцевой и карбоксиконцевой пропептиды. Вновь образованные молекулы колла­

гена содержат примерно 1000 аминокислот на цепь и спонтанно собираются в коллагеновые фибрилды,

неотличимые от зрелых фибрилл, присутствующих

в тканях.

Однако эти фибриллы не обладают силой напря­ жения зрелых коллагеновых фибрилл до тех пор, по­

ка не произойдет перекрестное связывание их рядом ковалентных связей. Внеклеточный медь-содержа­

щий фермент, лизилоксидаза, осуществляет окисли­

тельное дезаминирование Е-аминогрупп некоторых

лизиловых и гидроксилизиловых остатков коллаге­

на с образованием реактивных альдегидов. Альдеги­

ды могут формировать Шиффовы основания с Е­

аминогруппами других лизинов, гидроксилизинов

или даже гликозилированных гидроксилизинов. Эти

Шиффовы основания подвергаются химической перегруппировке. обеспечивая стабильные ковалент­ ные сшивки. Альдегидный компонент, образую­ щийся из гидроксилизина, формирует более стабиль­

ную перекрестную связь, чем альдегид из лизилово­

го остатка. Альдольные мостики также обеспечи­

вают перекрестное связывание (сшивку) молекул.

Данные о внутриклеточном и внеклеточном про­

цессинге молекулы-предшественника коллагена сум­

мированы в табл. 56.5.

f : s

Pro а2Х Pro а2

сзд VII но-сзд

Ввеклеточвые

1)Отщепление NН2-концевого пропептида (мол. мас­

са 20000)

2)Отщепление СООН-концевого пропептида (мол.

масса 30000-35000)

3)Образование фибрилл незрелого коллагена

4)Окисление лизиловых. ГИДРОICсилизиловых и глико­

зилированных гидроксилизиловых остатков в аль­

дегиды

5) Перекрестное связывание цепей и спиральных мо­

лекул фибрилл через Шиффовы основания и аль­

дольную конденсацию

Клетки. секретирующие коллаген, секретируют

также фибронектии. большой гликопротеин, присут­

ствующий на клеточной поверхности. во внеклеточ­

ном матриксе и в крови. Фибронектин связывается

сагрегирующимися проколлагеновыми фибриллами

именяет кинетику образования фибрилл в перицел­ люлярном матриксе. С фибронектином и проколла­

геном в этом матриксе аССОIIиированы протеоглика­

ны гепарансульфат и хондроитинсульфат (см. гл.

54).

Хрящ - это внеклеточный матрикс, в котором коллаген обусловливает силу напряжения, а протео­

гликанывыраженную эластичность.