Кератан сульфат: структура, функции и роль в организме. Обзор гликозаминогликана, содержащегося в роговице, хрящах и костях. Важен для амортизации суставов.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Класс химических соединений
Class of chemical compounds
Кератансульфат (КС), также называемый кератосульфатом, представляет собой один из нескольких сульфатированных гликозаминогликанов (структурных углеводов), обнаруженных преимущественно в роговице, хряще и костной ткани. Он также синтезируется в центральной нервной системе, где участвует как в развитии, так и в формировании глиального рубца после повреждения. Кератансульфаты – это крупные, сильно гидратированные молекулы, которые в суставах могут выполнять функцию амортизатора, поглощая механические воздействия.
Keratan sulfate (KS), also called keratosulfate, is any of several sulfated glycosaminoglycans (structural carbohydrates) that have been found especially in the cornea, cartilage, and bone. It is also synthesized in the central nervous system where it participates both in development and in the glial scar formation following an injury. Keratan sulfates are large, highly hydrated molecules which in joints can act as a cushion to absorb mechanical shock.
Классы KS
Обозначения KSI и KSII первоначально присваивались на основе типа ткани, из которой был выделен кератансульфат. KSI выделяли из ткани роговицы, а KSII – из скелетной ткани. Незначительные различия в составе моносахаридов существуют между KS, выделенным из обоих источников, и даже между KS, выделенным из одного и того же источника. Однако существенные различия заключаются в способе присоединения каждого типа KS к его основному белку. В настоящее время обозначения KSI и KSII основаны на этих различиях в белковых связях. KSI N-связан с конкретными аминокислотами аспарагином через N-ацетилглюкозамин, а KSII O-связан с конкретными аминокислотами серином или треонином через N-ацетилгалактозамин. Классификация KS по тканям больше не используется, поскольку было показано, что типы KS не являются тканеспецифичными.
The designations KSI and KSII were originally assigned on the basis of the tissue type from which the keratan sulfate was isolated. KSI was isolated from corneal tissue and KSII from skeletal tissue. Minor monosaccharide compositional differences exist between KS extracted from both sources and even KS extracted from the same source. However, major differences occur in the way each KS type is joined to its core protein. The designations KSI and KSII are now based upon these protein linkage differences. KSI is N linked to specific asparagine amino acids via N acetylglucosamine and KSII is O linked to specific serine or threonine amino acids via N acetylgalactosamine. The tissue based classification of KS no longer exists as KS types have been shown to be non tissue specific.
Корнеальная КСИ
Количество кератансульфата, обнаруженное в роговице, в 10 раз выше, чем в хряще, и в 2–4 раза выше, чем в других тканях. Он производится кератоцитами роговицы и предположительно играет роль динамического буфера увлажнения роговицы. При редком прогрессирующем заболевании, называемом макулярной дистрофией роговицы (MCDC), синтез кератансульфата либо отсутствует (MCDC типа I), либо аномален (MCDC типа II).
The amount of KS found in the cornea is 10 fold higher than it is in cartilage and 2 4 times higher than it is in other tissues. It is produced by corneal keratocytes and is thought to play a role of a dynamic buffer of corneal hydration. In a rare progressive disorder called macular corneal dystrophy (MCDC), the synthesis of keratan sulfate is either absent (MCDC type I) or abnormal (MCDC type II).
Неконечные КИ
Остеоадгерин, фибромодулин и PRELP – основные белки, обнаруженные в костной и хрящевой ткани, которые модифицированы N-связанными цепями KS. Цепи KS, связанные с остеоадгерином и фибромодулином, короче, чем в роговице, обычно их длина составляет 8-9 дисахаридных звеньев. В то время как роговичный KSI состоит из ряда доменов с различной степенью сульфатации, самый длинный из которых может содержать 8-32 дисахаридных звеньев. Нередуцирующий конец KS фибромодулина по структуре больше похож на нередуцирующий конец кератансульфата типа KSII, чем на роговичный KSI. Таким образом, структура KS, вероятно, определяется тканеспецифической доступностью гликозилтрансфераз, а не типом связи с основным белком.
Osteoadherin, fibromodulin, and PRELP are core proteins found in bone and cartilage, that are modified by N linked KS chains. Osteoadherin and Fibromodulin linked KS chains are shorter than those found in the cornea, typically 8 9 disaccharide units in length. Whereas corneal KSI is composed of a number of domains showing variable degrees of sulphation the longest of which may be 8 32 disaccharide units in length. The non reducing terminal of Fibromodulin KS is more similar in structure to the non reducing terminal of a KSII type keratan sulphate rather than to corneal KSI. KS structure is therefore believed to be determined by the tissue specific availability of glycosyltransferases rather than linkage type to the core protein.
KSII
Хрящ KSII почти полностью сульфатирован и состоит из дисульфатированных мономеров, которые периодически прерываются отдельными моносульфатированными мономерами лактозамина. Фукозилирование также часто встречается, при этом альфа-связанная фукоза присутствует в 3-й позиции углерода сульфатированного GlcNAc, за исключением трахеального KSII, где эта характеристика отсутствует.
Cartilage KSII is almost entirely sulphated, consisting of disulphated monomers interrupted occasionally by a single monosulphated lactosamine monomer. Fucosylation is also common with alpha linked fucose present at the carbon 3 position of sulphated GlcNAc, except in the case of tracheal KSII where this feature is absent.