Структурные аспекты углеводной специфичности лектинов

• Автор: Ружейников, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ЛЕКТИНЫ, ИХ СТРУКТУРА И
ФУНКЦИЯ
§ 1. Классификация лектинов
§2. Краткая классификация углеводов
§ 3. Пространственная организация углеводных комплексов
лектинов
§ 4. Закономерности стереохимии углеводсвязывающих
центров
§ 5 Постановка задачи диссертационной работы
ГЛАВА П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
§ 1. Получение кристаллических углеводных комплексов
ЛЕКТИНА ГОРОХА
§ 2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И
СБОР ДАННЫХ
§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЕ УТОЧНЕНИЕ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТРУКТУР
ГЛАВА Ш. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
§ 1. Анализ конформационных состояний аминокислотных
остатков
§ 2. Модификация метода Монте-Карло на базе программы
ХРШЯ
§3. Совмещение пространственных структур белков
ГЛАВА IV. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСОВ ЛЕКТИНА ГОРОХА С И-ГЛЮКО П И РА НОЗИДОМ И В-МАННОПИРАНОЗИДОМ
§ 1. Трехмерная структура бежовой глобулы
§ 2. Структура металлсвязывающего и
УГЛЕВОДСВЯЗЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРОВ
ГЛАВА V. МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕЛОК-УГЛЕВОДНОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
§ 1. Выбор силового поля и расчетной схемы белок-
углеводного взаимодействия
§ 2. Статистико-динамическая модель углеводного
связывания
§3. Направленные изменения углеводной специфичности
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В последние годы резко возрос интерес к различным аспектам исследования и применения пектинов - белков, связывающих углеводы. Лектины обладают довольно широким спектром действия. Они присутствуют в любой живой системе на разных уровнях ее организации (молекулярном, мембранном, клеточном и органном). Лектины обнаружены в различных организмах, начиная от вирусов, бактерий и кончая организмом человека. Их функциональная роль остается пока недостаточно изученной. Однако способность пектинов связывать олигосахариды со значительной специфичностью определенно указывает на то, что лектины играют важную роль в процессах биологического распознавания [1]. Известно, что лектин-углеводные взаимодействия задействованы в таких процессах, как эндо- и фагоцитоз, очистка биологических систем от вредных и чужеродных агентов, хоминг клеток, компартментализация гликоконъюгатов в органеллах, морфогенез в процессе развития некоторых организмов и т.д. [2]. Если внутриклеточные лектины в определенной мере регулируют процессы транспорта и секреции гликоконъюгатов, то лектины внешних мембран клеток, по-видимому, широко участвуют в процессах гомеостаза всего организма: клиренса асиалогликопротеидов крови (лектин Эшвелла гепатоцитов), хоминга клеток крови (лектины эндотелия сосудов селезенки и других органов), устранения чужеродных или своих аномальных (раковых, незрелых или старых) клеток из русла крови (система лектинов печени, отличающихся от лектина Эшвелла). Лектины бобовых растений, в том числе и лектин гороха, включены в механизм симбиоза этих растений с азотфиксирующими бактериями [2-4]. Также известно, что лектины растений часто выступают в качестве защитных белков

олигосахаридов является, к примеру, важным определяющим условием высокого сродства к углеводу некоторых маннозо- и глюкозо-специфичных лектинов [92, 93]. Роль фукозного остатка была установлена после определения кристаллической структуры комплексов LOL II изолектина с -фрагментом лактотрансферрина человека и биантенным гликопептидом [85]. В указанных комплексах остаток а 1,3-маннозы биантенного олигосахарида располагается в углеводсвязывающем центре, а остаток фукозы помещается в небольшой щели, образованной участками полипептидной цепи 74-80 и 126-135 и образует пару водородных связей с боковой цепью остатка Glu211 (рис. 20). При этом боковая цепь остатка Phel23 оказывается полностью недоступной растворителю. Гликопептиды, содержащие остаток фукозы, связываются такими лектинами в несколько сот раз сильнее, чем их не имеющие в своем составе фукозы аналоги, хотя свободная фукоза не связывается ими вообще. Очевидно, что в данном случае наличие субсайтовой мультивалентности играет определяющую роль в углеводной специфичности лектинов.
Анализ кристаллической структуры комплекса лектина из Griffonia simplicifolia (GS4) с антигеном группы крови Льюиса В (Leb) [94, 95] показал, что геометрия участка цепи, аналогичного петле 220-222 в EcorL, снова выступает в качестве фактора, определяющего углеводную специфичность. Хотя остаток галактозы тетрасахарида Leb связывается в той же ориентации, что и в комплексе EcorL с лактозой, участок полипептидной цепи, аналогичный петле 220-222 в EcorL, сокращен так, что углеводсвязывающий центр полностью открывается с этой стороны, и освободившийся объем занимает остаток а1,4-фукозы. При этом структура комплекса стабилизируется ван-дер-ваальсовыми контактами и водородными связями, в образовании которых участвуют все остатки тетрасахарида. GS4 не связывает моносахариды [10], что согласуется с тем фактом, что одна сторона