Mandl József (szerk.)

Biokémia

Aminosavak, peptidek, szénhidrátok, lipidek, nukleotidok, nukleinsavak, vitaminok és koenzimek

2.9.2. Heteropoliszacharidok (heteroglikánok)

A heteroglikánok oligo-, vagy poliszacharidok, amelyeket két, vagy többféle monoszacharid egység épít fel. A heteroglikánok az egyszerű monoszacharidokon túl különböző monoszacharid származékokat (mint az aminocukrok, vagy az uronsavak) is tartalmazhatnak. Minden heteroglikán -majdnem kivétel nélkül- kovalens kötéssel kapcsolódhat más molekulákhoz, így fehérjékhez, esetleg lipidekhez.

A glikoproteinek általában export és membránfehérjék

A glikoproteinek olyan fehérjék, ahol a glikozidos szénhidrátrészhez kapcsolódik a fehérje molekula. A glikoproteinekben a szénhidrát komponens elég sokféle lehet: az egyszerű monoszacharidtól az oligoszacharidokon át a poliszacharidokig minden variáns előfordulhat, a funkciótól függően.

2.4. táblázat. Szénhidrát-fehérje komplexek osztályozása

Név	szénhidrát komponens	nem szénhidrát komponens	szerep
Glikoprotein	2–20 különböző monoszacharidből álló oligoszacharid	különböző fehérjék	sokoldalú, elsősorban a fehérjétől függő
Proteoglikán	glukózaminoglikánok (ismétlődő diszacharid struktura, 103–106 dalton)	core fehérjék, egyszerű fehérjeváz	extracelluláris mátrix
Peptidoglikán	diszacharidok (N-acetil-glukóz-amin és N-acetil-muraminsav)	4-5 aminosavból álló peptidek	baktérium sejtfal
Glikolipid	oligoszacharidok	ceramid, diacilglicerin, poliprenol	sejtmembrán építőelem glikoprotein bioszintézis köztiterméke

A feltételezések szerint több szénhidrátot kovalens kötésben tartalmazó (glikoprotein) fehérje létezik, mint szénhidrát „mentes” fehérje. Szabályként elfogadhatjuk: az összes export és membránfehérje vagy glikoprotein, vagy ha nem is az, akkor a kérdéses fehérje – a bioszintézise során – egy glikoprotein átmeneti terméken keresztül képződött (azaz glikoprotein molekulából származtatható). Az emberi plazmából izolált kb. hatvan plazmafehérjéből csak az albumin és a prealbumin nem tartalmaz szénhidrátot (kötött formában).

A glikoproteinek sokfélék lehetnek, az alacsony szénhidráttartalomtól (pl. ribonukleáz) az extrém magas szénhidráttartalomig (vércsoportantigének, 85% cukor tartalommal) több példát sorolhatnánk fel. A glikoproteinek biológiai aktivitása elsősorban a fehérjerész által meghatározott.

Az állati szövetekben a glikoproteinek fő monoszacharid építőelemei: glukóz, galaktóz, mannóz, illetve az aminocukor származékok: N-acetilglukózamin és N-acetilgalaktózamin. A glikoprotein szénhidrát komponensének külső részén előfordulhatnak speciális heteropoliszacharid származékok is, mint a szialinsav, vagy az N-vagy O szubsztituált neuraminsav is. A neuraminsav egy hattagú laktolgyűrűt tartalmazó, kilenc szénatomos 2-keto-3-dezoxi-aldonsav 5-amino-származéka. A neuraminsav formailag a mannózamin piruvát addiciójával keletkezik, a piruvát ketocsoportjából egy félacetálos gyűrű keletkezik.

A neuraminsav csak acilezett származékai, észterei formájában létezik, ezeket sziálsavaknak nevezzük. A marhanyálmirigyből 1936-ban izolálták azt a sziálsavat, amiről később bebizonyították, hogy az egy neuraminsav származék (5-N-acetil-7-O-acetil-neuraminsav).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_517/#m1344bikaps_517 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_517/#m1344bikaps_517)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_517/#m1344bikaps_517)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

2.41. ábra. A neuraminsav (sziálsav) képlete (konformációs formában is)

A peptidlánc és a szénhidrátrész közötti kovalens kémiai kötés az alábbi módon alakulhat ki:

N-glikozidos kötés lehet, melyben a fehérje aszparaginil oldalláncán keresztül kapcsolódik a szénhidrát rész.
O-glikozidos kötés lehet, mely a peptidlánc szeril-, vagy ritkábban a treonilrész oldalláncában lévő alkoholos hidroxilcsoport és szénhidrát között jön létre.
vagy a kollagénben a fehérjelánc hidroxilizin oldalláncával alakul ki az O-glikozidos kötés.

A proteoglikánok az extracelluláris mátrix alkotóelemei

A proteoglikánok a glikoproteinekhez hasonlóan peptidláncból és az ehhez kovalensen kapcsolódó szénhidrátrészből állnak. Míg azonban a glikoproteinekben a szénhidrát rész ritkán volt nagyobb 18–20 monoszacharid egységnél, addig a proteoglikánokban a peptid lánc viszonylag egyszerűen felépített, de ehhez egy rendkívül hosszú, lineáris heteroglikánlánc kapcsolódik. A heteropoliszacharid lánc ráadásul nagyrészt monotonon ismétlődő diszacharid-részekből áll.

A diszacharid részlet egyik monoszacharid egysége ezekben a molekulákban mindíg egy hexózamint (glukózamin, galaktózamin), vagy acetilezett hexózamin származékot tartalmaz, az egyik monomer mindíg valamelyik aminocukor N-acetil, vagy N-szulfonsav származéka. A másik monoszacharid pedig rendszerint vagy egy glukuronsavat, vagy egy monoszacharid-szulfátésztert tartalmaz, ez a molekularészlet savanyú karakterű. A proteoglikán molekulákban azt a sajátos szénhidrát részt, ahol a fent leírt ismétlődő diszacharid egységek találhatók glikózaminoglikánoknak nevezték el. Az ismétlődő diszacharid egységek a hozzájuk tartozó peptidlánchoz O-glikozidos kötéssel kapcsolódnak, rendszerint a Ser-X-Gal-Gal szekvenciarészleten keresztül.

2.5. táblázat. A glikózaminoglikánokban előforduló diszacharid felépítő egységek

Diszacharid	Hexóz építőelemek	A szulfát helyzete	Kötéstípuslehetőségek	Előfordulás
hialuronsav	N-acetilglukózamin, glukuronsav	–	β(1→4) β(1→4)	izületi folyadék, üvegtest, köldökzsinór
kondroitin -4-szulfát (kondroitinszulfát A)	N-acetilgalaktózamin, glukuronsav	4	β(1→3) β(1→4)	aorta, porc
kondroitin-6-szulfát (kondroitinszulfát C)	N-acetilgalaktózamin, glukuronsav	6	β(1→3) β(1→4)	szívbillentyű
dermatánszulfát (kondroitinszulfát B)	N-acetilgalaktózamin, iduronsav, vagy glukuronsav	4	β(1→3) β(1→4)	bőr, szívbillentyű, véredény
heparin	Glukozamin, iduronsav, vagy glukuronsav	3,6,N	β(1→4) α(1→4)	tüdő, hízósejtek
heparánszulfát (heparitinszulfát)	glukózamin, vagy N-Ac-glukózamin, glukuronsav, vagy iduronsav		α(1→4) β(1→4)	véredény, sejtfelszín
keratánszulfát	N-acetilglukózamin, galaktóz	6	β(1→3) β(1→4)	kornea, porc, nucleus pulposus

A glikózaminoglikánokat régen mukopoliszacharidoknak hívták, ma már ez a név nem használatos. Az egyes, ezen vegyületekkel kapcsolatos betegségek vagy a glikózaminoglikánok hibás szintézisével, vagy lebontásával magyarázható.

Hialuronsav (β-glukuronát(1→3)-β-GlcNAc(1→4)

A hialuronsav hosszú, nem elágazó láncokat alkot, amit akár 25 000 diszacharidegység is létrehozhat, a molekulatömeg ennek megfelelően kb 106dalton, a molekula a többi glikozilaminoglikánnál biztosan nagyobb. A molekula nagyságán túl egyéb lényeges különbség: nem tartalmaz vázként szolgáló fehérjét és a molekula szulfát csoportokat sem tartalmaz. Nagy mennyiségben fordul elő a kötőszövetben, fő komponense az üvegtestnek és az izületi folyadékban is találunk hialuronsavat.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_529/#m1344bikaps_529 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_529/#m1344bikaps_529)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_529/#m1344bikaps_529)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

2.42. ábra. Hialuronsav diszacharid egysége

Kondroitinszulfát (β-D-glukuronát(1→3)-β-GalNAc-4-szulfát(1C4)

A kondroitinszulfátok „csak” 20-50kD molekulatömegű vegyületek. A kondroitin alapvetően abban különbözik a hialuronsavtól, hogy glukózamin helyett galaktózamint tartalmaz a molekula. A kondroitin poliszacharidok szulfátészterek formájában fordulnak elő.

Három csoportjuk különböztethető meg: a kondroitinszulfát A-ban a szulfátészter kötés a galaktózamin 4-es, a kondroitinszulfát C-ben a 6-os szénatomon alakul ki. Ma ezeket kondroitin 4-, illetve 6- szulfátnak nevezik. a kondroitinszulfát B-ben, melyet dermatánszulfátnak is nevezünk, L-iduronsav van a D-glukuronsav helyett.

A porcok egyik fő alkotórésze, de ezenkívül a kötő és támasztószövetben vázképző anyagként szerepel, a bőrben is jelentős mennyiség van belőle.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_535/#m1344bikaps_535 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_535/#m1344bikaps_535)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_535/#m1344bikaps_535)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

2.43. ábra. Kondroitin-4-szulfát diszacharid egysége

Dermatánszulfát (α-L-iduronát(1→3)-β-D-galNAc-4-szulfát(1→4)

A dermatánszulfát abban különbözik a kondroitinszulfátoktól, hogy 10–20%-át a glukuronsavnak L-iduronsav helyettesíti. Nagy mennyiség található a bőrben, a szívbillentyűben és a kötőszövetben.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_539/#m1344bikaps_539 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_539/#m1344bikaps_539)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_539/#m1344bikaps_539)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

2.44. ábra. Dermatánszulfát diszacharid egysége

Keratánszulfát (β-D-galaktózil (1→4)-β-N-acetil-D-glukózamin-6-szulfát (1→4)

Elsődlegesen a korneában, a kötőszövetben és a bordaporcban található a keratánszulfát. A molekula a többi glukozaminoglikántól abban különbözik, hogy nincs benne uronsav, kevésbé savanyú mint a kondroitinszulfátok. Az uronsav rész helyett galaktózt tartalmaz a molekula.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_543/#m1344bikaps_543 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_543/#m1344bikaps_543)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_543/#m1344bikaps_543)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

2.45. ábra. Keratánszulfát diszacharid egysége

Heparin, heparinszulfát

Igen fontos glukózaminonoglikán a heparin és a heparinszulfát. A többi testvér glikozaminoglikánnal ellentétben nem β, hanem α-glikozidos kötés található a molekulában. Az ismétlődő diszacharid egység D-glukuronsavból, valamint L-iduronsavból, esteleg N-acetil-D-glukózaminból (rövidítve: GluNAc) áll. A heparinnak relatíve alacsony a molekulatömega (5–30kD). A heparin savanyú karakterű vegyület, polianion. Marha, sertés tüdőből, bélből, májból állítják elő a heparint.

A keringésben a bazofil sejtek granuláiban, a hízósejtekben és sok egyéb sejtben (bél, máj, tüdő, aorta stb.) is megtalálható a heparin. Rendkívül hatásos, a gyakorlatban is használt véralvadásgátló anyag. A véralvadás VIII.-IX. faktorának aktivitását, a protrombinnak a trombinná történő átalakulását gátolja. A trombózis megelőzésében és kezelésében gyakran alkalmazott gyógyszer. A heparinnak ezenkívül szerepe van a zsír anyagcserében is. A heparin fehérjékhez kötődik a vérben.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_548/#m1344bikaps_548 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_548/#m1344bikaps_548)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_548/#m1344bikaps_548)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

2.46. ábra. A heparin tetraszacharid egysége

Peptidoglikánok

A baktérium sejtfal alkotóelemei közül a baktérium túléléséért (többek között) felelős peptidoglikán, a murein. A murein egy glikopeptid, vagy másnéven mukopeptid, kevés kivételtől eltekintve az összes prokariótában megtalálható. hatalmas makromolekula. A molekulát az N-acetilglukózamin és az N-acetilmuraminsav részletek építik fel. A muraminsav formailag egy N-acetil glukózamin-muraminsav diszacharid tejsavval alkotott étere, a laktátrészlet karboxilcsoportja egy rövidebb peptidszakasszal kapcsolódik. A poliszacharid láncok között keresztkötések vannak, ami az óriás molekulának egy hálószerű jelleget ad. A muraminsavláncot egyes enzimek, így a lizozim is hasítja. Lényeges, hogy egyes antibiotikumok, így a bacitracin és a penicillin -bakteriosztatikus hatásuk révén- a mureinbioszintézist gátolják és így fejtik ki hatásukat.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1344bikaps_552/#m1344bikaps_552 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1344bikaps_552/#m1344bikaps_552)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1344bikaps_552/#m1344bikaps_552)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

2.47. ábra. Baktérium sejtfal-poliszacharid diszacharid egysége

Glikolipidek

A glikolipidekben komplex módon felépített oligoszacharidok kapcsolódnak egyes lipidekkel. A glikolipidek főleg a membránok felépítésében játszanak szerepet, ahol rendkívüli specifikus funkciókkal bírnak ezek a molekulák. A glikolipidek részletes tárgyalására a 3. fejezetben kerül sor.