Роль углеводной части немембранных гликопротеинов
Углевод гликопротеина может защищать белковую часть от действия протеолитических ферментов. Например, внутренний фактор Касла, обеспечивающий перенос витамина В12 в клетки кишечника, представляет собой гликопротеин, достаточно устойчивый к действию пищеварительных протеиназ. Если этот белок обработать гликозидазами, разрушающими углеводную часть, он становится легкодоступным для протеиназ и быстро переваривается.
- Немембранные гликопротеины.
Белок плазмы крови церулоплазмин — тоже гликопротеин. Как у большинства гликопротеинов крови, углеводная часть церулоплазмина (сиалоцерулоплазмина) содержит на концах цепей сиаловую кислоту:Скорость обновления этого белка в крови довольно велика: время полужизни измеряется несколькими часами. Если же удалить концевые остатки сиаловой кислоты, время полужизни белка (асиалоцерулоплазмина) уменьшается до нескольких минут: такой церулоплазмин улавливается рецепторами гепатоцитов, комплементарными к дисахаридным остаткам Gal-GlcNAc-. Присоединение асиалоцерулоплазмина к рецепторам запускает механизм эндоцитоза, эндоцитозный пузырек затем сливается с лизосомой, и асиалоцерулоплазмин разрушается лизосомными ферментами. Если у церулоплазмина удалить еще и остаток галактозы, то взаимодействие с рецептором уже невозможно и время полужизни церулоплазмина в крови вновь увеличивается, становится таким же, как у исходного церулоплазмина. Таким образом, здесь, как и в случае с эритроцитами, углеводная часть гликопротеина определяет продолжительность его существования в крови.
Известны десятки белков, извлекаемых печенью из крови по такому же механизму, как церулоплазмин. Помимо рецепторов, узнающих углевод с галактозным концевым остатком, есть рецепторы, улавливающие гликопротеины с концевой фукозой, фосфоманнозой, маннозой, N-ацетилглюкозамином. Аналогичные рецепторы есть не только в плазматической мембране гепатоцитов, но и в звездчатых ретикулоэндотелиоцитах, в фибробластах, в некоторых клетках почек и, вероятно, во многих других органах. Набор рецепторов в клетках разных типовможет быть неодинаковым. Например, некоторые асиалогликопротеины, если от них отщепить еще и следующие моносахариды, улавливаются уже не печенью, а почками. После введения в кровь крысам меченных изотопами лимфоцитов через некоторое время можно обнаружить их накопление в селезенке. Если же перед введением удалить с помощью фермента фукозу из углеводов поверхности лимфоцитов, то их маршрут изменяется, и они оказываются в печени.
Таким образом, углеводная часть гликопротеинов служит чем-то вроде путевки, в которой при помощи определенного чередования моносахаридов записан адрес следования гликопротеина. Это относится не только к секретируемым белкам. Многие внутриклеточные гликопротеины локализованы и функционируют не в том месте, где они синтезируются: окончательное место они находят с помощью своей углеводной части и соответствующих рецепторов в определенном отсеке клетки.
В плазме крови содержится много разных гликопротеинов. Молекулы гликопротеинов, утратившие N-ацетилнейраминовую кислоту (асиалогликопротеины), улавливаются большей частью печенью и разрушаются в ней. При некоторых болезнях печени эта ее функция нарушается, и концентрация асиалогликопротеи-нов в крови увеличивается: в 1 мл плазмы крови здорового человека содержится от 1 до 5 мкг асиалогликопротеинов, а при гепатите, циррозе, раке печени — в 2-3 раза больше. По концентрации асиалогликопротеинов в крови часто можно оценить и тяжесть повреждения печени. Например, при раке печени наблюдается прямая корреляция между размерами опухоли и отношением асиалотрансфер-рин/сиалотрансферрин. Измерение концентрации асиалогликопротеинов в крови используется для диагностики заболеваний печени и для контроля эффективности лечения.
Делаются попытки применить полисахаридную «путевку» для доставки лекарственных веществ в нужный орган или нужные клетки. Если к простым белкам (не гликопротеинам) в условиях in vitro присоединить олигосахариды, характерные для асиалогликопротеинов, а затем ввести эти белки в кровь, то такие искусственные асиалогликопротеины тоже очень быстро извлекаются из крови печенью. Этим способом можно было бы, например, ввести гликогенфосфорилазу в клетки больного гликогенозом и удалить накопившийся гликоген. Аналогично можно вводить точно по адресу и другие лекарства, корректирующие нарушенные функции разных органов и клеток.