Кіріспе

Макромолекула Гепаран сульфаты (ГС) - жануарлардың барлық тіндерінде кездесетін сызықтық полисахарид. Ол екі немесе үш HS тізбегі жасуша бетіндегі немесе клеткалық матрицадағы белоктарға жақын орналасқан протеогликан (HSPG, яғни гепаран сульфаты протеогликан) түрінде пайда болады. Бұл түрінде HS Wnt- ді қоса алғанда, әр түрлі ақуыз лигандтарына және ісіктің метастаздарына байланады. Сонымен қатар, HS бірнеше вирустардың, соның ішінде респираторлық синцитиалдық вирустың жасушалық рецепторы ретінде қызмет ететіндігі анықталды. Бір зерттеуде жасушалық гепаран сульфатының SARS CoV 2 инфекциясында, әсіресе вирустың ACE2 қосылған кезде рөлі бар екені айтылған.

Протеогликандар

Түйінді жасушалық HSPG-лер - трансмембраналық синдекандар және гликозилфосфатидилинозитол (GPI) бекіген глипикандар. Кератиноциттер мен белсенді моноциттерде CD44- нің V 3 изоформасы бар. Жасушадан тыс матрицада, әсіресе базалық мембраналар мен фрактондарда көп доменді перлекан, агрин және коллаген XVIII ядролық ақуыздар HS-ті негізгі алып жүретін түрлер болып табылады.

Гепариннің құрылымы мен айырмашылықтары

Гепаран сульфаты - көмірсулар гликозаминогликан (GAG) тобының мүшесі және құрылымы жағынан гепаринмен өте жақын. Екеуі де өзгермелі сульфатталған қайталанатын дисахаридтік бірліктен тұрады. Гепаран сульфаты мен гепаринде кездесетін негізгі дисахаридтер төменде көрсетілген. Гепаран сульфатының ішіндегі ең көп таралған дисахаридтік бірлік N ацетилглюкозаминге (GlcNAc) байланысты глюкуроникалық қышқылдан (GlcA) тұрады, әдетте жалпы дисахаридтік бірліктердің 50% - ы құрайды. Мұны гепаринмен салыстырып көрейік, мұнда IdoA(2S) GlcNS(6S) сиыр өкпесінен алынған гепариндердің 85% -ын және шошқаның ішек қабығынан алынғандарының шамамен 75% -ын құрайды. Гибридті ГАГ-ларды "гепарин тәрізді" және "ГС тәрізді" құрылымдарды қамтитын анықтағанда проблемалар туындайды. ГАГ гепарин ретінде тек N сульфат топтарының мөлшері N ацетил топтарынан көп болса және O сульфат топтарының концентрациясы N сульфаттан көп болса ғана қабылдануы керек деп ұсынылды. Әйтпесе, ол HS-ке жатқызылуы керек. Төменде көрсетілмеген сирек кездесетін дисахаридтер 3O сульфатталған глюкозаминді (GlcNS ((3S,6S) немесе еркін амин тобын (GlcNH3+) қамтиды. Физиологиялық жағдайларда эфирлік және амидтік сульфат топтары депротондалады және оң зарядталған контериондарды тартып тұз түзеді. Бұл түрінде ХС жасуша бетінде болады деп есептеледі.

Биосинтез

Көптеген әртүрлі жасуша түрлері көптеген әртүрлі негізгі құрылымдары бар HS тізбектерін шығарады. Сондықтан, HS тізбектерінің синтезделу тәсілі өте өзгермелі, бұл белгілі бір жасуша, ұлпа немесе организм өндіретін негізгі құрылымдардың толық спектрін анықтайтын "гепараном" терминімен қамтылған құрылымдық әртүрлілікті тудырады. Алайда, бастапқы реттілікке қарамастан, HS-тің пайда болуына биосинтетикалық ферменттердің қатары өте маңызды. Бұл ферменттер бірнеше гликозилтрансферазалардан, сульфотрансферазалардан және эпимеразадан тұрады. Осы ферменттер гепаринді синтездейді. 1980 жылдары Джеффри Эско алғаш рет гепаран сульфатының құрастырылуындағы жануарлар жасушаларының мутацияларын оқшаулап, сипаттады. Қазір осы ферменттердің көбі тазартылып, молекулалық клондалып, олардың экспрессиялық үлгілері зерттелді. Осы және мысық мастоцитомасыз клеткалар жүйесін пайдалана отырып, HS/гепарин биосинтезінің негізгі кезеңдері бойынша ертедегі жұмыстан фермент реакцияларының реті мен ерекшелігі туралы көп нәрсе белгілі.

Тізбекті бастау

HS синтезі UDP ксилозасынан ксилозилтрансфераза (XT) арқылы белок өзегіндегі белгілі бір серин қалдықтарына ксилозаның көшірілуімен басталады. Галактитоз (Gal) қалдықтарын I және II галактозилтрансферазалармен (GalTI және GalTII) және глюкуронозды қышқыл (GlcA) глюкуронозилтрансфераза I (GlcATI) арқылы біріктіру ядролық белоктың серинімен байланысқан O тетрасахаридтік праймерін қалыптастыруды аяқтайды: βGlcUA (1→3) βGal (1→3) βGal (1→4) βXyl O Ser. HS/гепарин немесе хондроитин сульфаты (CS) мен дерматан сульфаты (DS) биосинтезінің жолдары осы ортақ тетрасахаридтік байланыс құрылымы қалыптасқаннан кейін әртүрлі болады. Келесі әрекет ететін фермент GlcNAcT I немесе GalNAcT I синтезді тиісінше HS/гепаринге немесе CS/DS-ге бағыттайды. Ксилозаның ядролық белокқа қосылуы эндоплазмалық торда (ЭТ) болады деп күтілуде, ал байланыстың аймағы мен тізбектің қалған бөлігі Голджи аппаратында жиналады. Адамда EXT1 3 генінің локустардағы мутациялар клеткалардың HS- ді шығара алмауына және аурудың дамуына әкеледі. МГЭ-ге остеохондромдар немесе экзостоздар деп аталатын кеміршекті жапқан ісіктер тән, олар ауру жұқтырған адамдардың ұзақ сүйектерінде балалық шақтан бастап ерте жасқа толғанға дейін пайда болады.

Тізбені өзгерту

HS тізбекті полимерленуі кезінде ол төрт класты сульфотрансферазалар мен эпимеразалар жүргізетін модификациялық реакциялардың сериясына ұшырайды. Сульфат донорлық ПАПС-тің болуы сульфотрансферазалардың белсенділігі үшін өте маңызды.

N-деацетилдену/N-сульфациялау

Бірінші полимерлік модификация - GlcNAc қалдықтарының N- деацетилденуі/N- сульфациясы GlcNS-ке. Бұл барлық кейінгі модификациялық реакциялардың алғышарты болып табылады және оны төрт GlcNAc N deacetylase / N sulfotransferase ферменттерінен тұратын (NDST) бір немесе бірнеше мүшелер жүргізеді. Алғашқы зерттеулерде модификациялайтын ферменттер формалаушы полимердегі кез келген N ацетилденген қалдықтарды тани алатыны және оларға әсер ете алатыны көрсетілді. Сондықтан GlcNAc қалдықтарының өзгеруі тізбекте кездейсоқ түрде болуы керек. Алайда, ГС-да N сульфатталған қалдықтар негізінен біріктіріледі және N ацетилация аймақтарымен бөлінеді, онда GlcNAc өзгертілмеген болып қалады. NDST- ның төрт изоформасы бар (NDST14). N- деацетилаза және N- сульфотрансфераза белсенділігі барлық NDST изоформаларында кездеседі, бірақ олардың ферменттік белсенділігі бір- бірінен елеулі түрде ерекшеленеді.

GlcNH2 өндірісі

N deacetylase және N sulfotransferase бір ферментпен жүзеге асырылғандықтан, N сульфациясы әдетте N ацетилациямен тығыз байланысты. Гепарин мен кейбір HS түрлерінде екі әрекеттің ажыратылуынан туындайтын GlcNH2 қалдықтары табылған.

Эпимеризация және 2-О-сульфация

Эпимеризацияны GlcA C5 эпимеразасы немесе гепарозан N сульфаты глюкуронат 5 эпимеразасы катализациялайды. Субстратты тану үшін потенциалды GlcA нысанасының редукцияланбайтын жағына байланысты GlcN қалдықты N сульфаттау қажет. Уронозил 2O сульфотрансфераза (2OST) алынған IdoA қалдықтарын сульфаттайды.

6-О-сульфация

Глюкозаминил 6 О трансферазалардың (ГЛОСТ) үш түрі анықталды, олардың нәтижесінде сульфатты немесе сульфатты емес IdoA- ның жанында GlcNS (((6S) түзіледі. GlcNAc ((6S) сонымен қатар HS жетілген тізбектерінде кездеседі.

3-О-сульфация

Қазіргі уақытта сүтқоректілерде жеті глюкозаминил 3 O сульфотрансфераза (3OST, HS3ST) бар екені белгілі (сегіз - зебралық балықта). 3OST ферменттері бірнеше ықтимал 3 O сульфатталған дисахаридтерді, соның ішінде GlcA GlcNS ((3S±6S) (HS3ST1 және HS3ST5 өзгертілген), IdoA ((2S) GlcNH2 ((3S±6S) ((HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST5 және HS3ST6 өзгертілген) және GlcA / IdoA ((2S) GlcNS ((3S) (HS3ST2 және HS3ST4 өзгертілген) құрайды. Барлық басқа HS сульфотрансфераздары сияқты 3OST-та 3' фосфоаденозин 5' фосфосульфаты (PAPS) сульфат доноры ретінде қолданылады. ГС модификациялау ферменттерінің ең үлкен отбасы болғанына қарамастан, 3ОСТ-тер ГС модификациясының ең сирек кездесетін түрін, яғни C3 OH бөлігінде глюкозамин қалдықтарының 3O сульфациясын жасайды. 3ОСТ-тар екі функционалдық кіші топқа бөлінеді, олар антитромбин III байлау орнын (HS3ST1 және HS3ST5) және герпес симплексі вирусы 1 гликопротеин D (HSV 1 gD) байлау орнын (HS3ST2, HS3ST3A1, HS3ST3B1, HS3ST4, HS3ST5 және HS3ST6) тудырады. 3OST-тар HS модификациялау ферменттерінің ең үлкен туысы болғандықтан және олардың әрекеті жылдамдықты шектейтін, субстратқа тән және сирек модификацияларды тудыратын болғандықтан, 3OST модификацияланған HS биологиялық процестерде маңызды реттеуші рөл атқарады деп болжанады.

Лигандты байлау

Гепаран сульфаты көптеген клеткадан тыс белоктарға байланады. Бұларды көбінесе гепарин интерактомы немесе "гепаринді байлайтын ақуыздар" деп атайды, өйткені олар туысқан полисахарид гепариннің аффинитеттік хроматографиясымен оқшауланады, бірақ гепаран сульфаты интерактомы термині дұрыс. Гепаран сульфатын байлайтын белоктардың функциялары клеткадан тыс матрица компоненттерінен ферменттерге және қанның құю факторларына, сонымен қатар көптеген өсу факторларына, цитокиндерге, хемокиндерге және морфогендерге дейін жетеді. Антитело хондроитин сульфатын емес, гепаран сульфатын байлайды.

Интерферон-γ

Интерферон γ рецепторларының жасуша бетіндегі байланысу аймағы ақуыздың С- терминалына жақын орналасқан HS байланысу аймағымен жапсарлас орналасқан. HS белдеуінің байланысуы рецептордың байланысу орнын бұғаттап, нәтижесінде HS белдеу кешендері белсенді болмайды.

Жеткізбеу

Glypican 3 (GPC3) Wnt және Frizzled екеуімен өзара әрекеттесіп, кешенді құрайды және төменгі ағыстағы сигналды іске асырады. Гепараноз гепараноз сульфатын созылмалы жараларда ыдырататындықтан, аналогтар тек табиғи гепараноз сульфаты жоқ жерлерде ғана байланады, сондықтан ферменттердің ыдырауына төзімді. Гепаран сульфаты аналогтарының қызметі де гепаран сульфаты сияқты, ол өсім факторлары мен цитокиндер сияқты әр түрлі ақуыз лигандтарын қорғайды. Оларды ұстап тұру арқылы ұлпа әр түрлі ақуыз лигандтарын көбею үшін пайдалана алады.

Қатысқан жағдайлар

Тұқым қуалайтын көп экзостоздар (осылай- ақ, көп тұқым қуалайтын экзостоздар немесе көп остеохондромдар деп аталады) - гепараносульфат биосинтезіне әсер ететін EXT1 және EXT2 гендеріндегі мутациялар бар тұқым қуалайтын ауру.