Кератансульфаты

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Версия для печати больше не поддерживается и может содержать ошибки обработки. Обновите закладки браузера и используйте вместо этого функцию печати браузера по умолчанию.

Керата́нсульфа́ты (англ. keratan sulfate, KS) — полимерные сульфатированные гликозаминогликаны. Содержатся в костной и хрящевой ткани, роговице. Гликановая цепь кератансульфатов представляет собой сульфированный по оксиметильной группе поли-N-ацетиллактозамин. Одним концом гликановая цепь связана с белком, который называют ко́ровым («основным»; от англ. core protein); он обычно является частью клеточной поверхности или компонентом внеклеточного матрикса.

По типу связи с белком кератансульфаты делятся на два типа: кератансульфаты I типа, образующие N-гликозильную связь с аспарагиновыми остатком белка (N-гликаны), и кератансульфаты II типа, образующие O-гликозильную связь с сериновыми или треониновыми остатками белка (O-гликаны).

В разных тканях описано множество коровых белков, к которым присоединяется кератансульфат;[1] подобное объединение белка с цепочкой гликозаминогликана называют протеогликаном.

Впервые кератансульфат был выделен в 1939 году из экстрактов роговицы.[2] В начале 1950-х годов было изучено его химическое строение, и один из исследователей, Карл Мейер, назвал вещество кератосульфатом.[3]

Структура и классификация

Подобно другим гликозаминогликанам, кератансульфат является линейным полимером. Основная дисахаридная структура, составляющая кератансульфат: [-3Galβ1-4GlcNAcβ1-]. В отличие от других гликозаминогликанов, в состав дисахаридного звена у кератансульфата не входят уроновые кислоты, их место занимает D-галактоза. Вторым участником является N-ацетилглюкозамин.

Изначально кератансульфат подразделили на два класса по месту обнаружения в организме: класс I (KSI) находили в роговице, класс II (KSII) - в хряще. Было отмечено, что роговичный кератансульфат отличается от хрящевого по способу соединения с коровым белком. Однако позже оказалось, что и в роговице, и в хряще, и в других тканях встречаются оба типа соединения, и теперь кератансульфат классифицируют не по локализации, а именно по структуре связи: KSI связан через азот с аспарагиновым остатком белка, KSII связан через кислород с сериновым или треониновым остатком. При анализе протеогликанов мозга отмечен третий тип соединения: KSIII, по данным Krusius et al., связывается с коровым белком через маннозу (KS-Man-O-Ser).[4]

В роговице, по данным одного сравнительного исследования, содержится в 10 раз больше кератансульфата, чем в хряще, и в 2-4 раза больше, чем в какой-либо иной ткани.[5]

Ряд протеогликанов семейства SLRP (small leucine-rich proteoglycan) объединены под названием «кератансульфатные протеогликаны» (англ. keratan sulfate proteoglycans, KSPG); эти белки, в особенности кератокан, люмикан, мимекан (остеоглицин), играют важную роль в поддержании прозрачности роговицы.

Клиническое значение

Антитело к кератансульфату не связывается окраинной частью роговицы у пациента с пятнистой дистрофией типа I (MCDI), в отличие от подсаженного трансплантата (окрасился коричневым, слева). Из обзора Klintworth, 2009.[6]

По данным ряда исследований, при пятнистой дистрофии роговицы синтез кератансульфата изменён (II тип заболевания) либо полностью нарушен (I тип заболевания),[7] а у пациентов обнаруживаются мутации гена CHST6, кодирующего фермент N-ацетилгликозамин-6-O-сульфотрансферазу.

Внутриклеточные отложения кератансульфата обнаруживаются при синдроме Моркио (мукополисахаридоз тип VI a).

В одном исследовании описана повышенная экспрессия кератансульфатного протеогликана кератокана в строме роговицы при кератоконусе.[8]

Хондроциты и кератоциты роговицы, обычно секретирующие кератансульфат и кератансульфатные протеогликаны, при повреждении ткани или ином патологическом процессе склонны трансформироваться в фибробастный фенотип, сокращая или останавливая производство кератансульфата. Микроглиальные клетки мозга также снижают синтез кератансульфата при воспалении;[9] в одном исследовании отмечена потеря кератансульфата при болезни Альцгеймера.[10] В других работах, напротив, отмечается повышение экспрессии KS микроглией при повреждениях.[11] Вероятно, как в роговице, так и в хряще и в тканях мозга такие изменения происходят под воздействием провоспалительных цитокинов.[12]

Описана роль KS в формировании глиальных рубцов при повреждениях мозга.[13]

Мутации гена KERA, кодирующего кератансульфатный протеогликан кератокан, вызывают редчайшее изменение формы поверхности глаза - cornea plana 2 (уплощение роговицы).

Литература

Примечания

  1. ↑ Список белков, связанных с кератансульфатом - из PMID 11030741
  2. ↑ Suzuki,M. (1939) Prosthetic group of cornea mucoid. J. Biochem., 30, 185–191.
  3. ↑ Meyer,K., Linker,A., Davidson,E.A. and Weissman,B. (1953) The mucopolysaccharides of the cornea. J. Biol. Chem., 205, 611–616.
  4. ↑ Krusius T., Finne J., Margolis R. K., Margolis R. U. Identification of an O-glycosidic mannose-linked sialylated tetrasaccharide and keratan sulfate oligosaccharides in the chondroitin sulfate proteoglycan of brain (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1986. — June (vol. 261, no. 18). — P. 8237—8242. — PMID 2941416.
  5. ↑ Funderburgh J. L., Caterson B., Conrad G. W. Distribution of proteoglycans antigenically related to corneal keratan sulfate proteoglycan (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1987. — August (vol. 262, no. 24). — P. 11634—11640. — PMID 2957372.
  6. ↑ Klintworth G. K. Corneal dystrophies (англ.) // Orphanet J Rare Dis[англ.] : journal. — 2009. — Vol. 4. — P. 7. — doi:10.1186/1750-1172-4-7. — PMID 19236704. — PMC 2695576.
  7. ↑ MACULAR DYSTROPHY, CORNEAL, 1; MCDC1 (недоступная ссылка) - генетический каталог OMIM.
  8. ↑ Wentz-Hunter K., Cheng E. L., Ueda J., Sugar J., Yue B. Y. Keratocan expression is increased in the stroma of keratoconus corneas (англ.) // Mol. Med.[англ.] : journal. — 2001. — July (vol. 7, no. 7). — P. 470—477. — PMID 11683372. — PMC 1950054.
  9. ↑ Jander,S., Schroeter,M., Fischer,J. and Stoll,G. (2000) Differential regulation of microglial keratan sulfate immunoreactivity by proinflammatory cytokines and colony-stimulating factors. Glia, 30, 401–410.
  10. ↑ Lindahl,B., Eriksson,L., Spillmann,D., Caterson,B. and Lindahl,U. (1996) Selective loss of cerebral keratan sulfate in Alzheimer’s disease. J. Biol. Chem., 271, 16991–16994.
  11. ↑ Yin J., Sakamoto K., Zhang H., Ito Z., Imagama S., Kishida S., Natori T., Sawada M., Matsuyama Y., Kadomatsu K. Transforming growth factor-beta1 upregulates keratan sulfate and chondroitin sulfate biosynthesis in microglias after brain injury (англ.) // Brain Res.[англ.] : journal. — 2009. — March (vol. 1263). — P. 10—22. — doi:10.1016/j.brainres.2009.01.042. — PMID 19368826. Архивировано 26 сентября 2020 года.
  12. ↑ Funderburgh J. L. Keratan sulfate: structure, biosynthesis, and function (англ.) // Glycobiology : journal. — 2000. — October (vol. 10, no. 10). — P. 951—958. — PMID 11030741. Архивировано 15 сентября 2019 года.
  13. ↑ Zhang H., Uchimura K., Kadomatsu K. Brain keratan sulfate and glial scar formation (англ.) // Ann. N. Y. Acad. Sci.[англ.] : journal. — 2006. — November (vol. 1086). — P. 81—90. — doi:10.1196/annals.1377.014. — PMID 17185507. Архивировано 10 декабря 2012 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Кератансульфаты&oldid=132947546