Керата́нсульфа́ты ( англ. keratan sulfate , KS) — полимерные сульфатированные гликозаминогликаны . Содержатся в костной и хрящевой ткани, роговице . Гликановая цепь кератансульфатов представляет собой сульфированный по оксиметильной группе поли-N-ацетиллактозамин. Одним концом гликановая цепь связана с белком, который называют ко́ровым («основным»; от англ. core protein); он обычно является частью клеточной поверхности или компонентом внеклеточного матрикса .

По типу связи с белком кератансульфаты делятся на два типа: кератансульфаты I типа, образующие N-гликозильную связь с аспарагиновыми остатком белка (N-гликаны), и кератансульфаты II типа, образующие O-гликозильную связь с сериновыми или треониновыми остатками белка (O-гликаны).

В разных тканях описано множество коровых белков , к которым присоединяется кератансульфат; подобное объединение белка с цепочкой гликозаминогликана называют протеогликаном .

Впервые кератансульфат был выделен в 1939 году из экстрактов роговицы. В начале 1950-х годов было изучено его химическое строение, и один из исследователей, Карл Мейер, назвал вещество кератосульфатом .

Структура и классификация

Подобно другим гликозаминогликанам , кератансульфат является линейным полимером . Основная дисахаридная структура, составляющая кератансульфат: [-3Galβ1-4GlcNAcβ1-]. В отличие от других гликозаминогликанов, в состав дисахаридного звена у кератансульфата не входят уроновые кислоты , их место занимает D-галактоза . Вторым участником является N-ацетилглюкозамин .

Изначально кератансульфат подразделили на два класса по месту обнаружения в организме: класс I (KSI) находили в роговице, класс II (KSII) - в хряще. Было отмечено, что роговичный кератансульфат отличается от хрящевого по способу соединения с коровым белком. Однако позже оказалось, что и в роговице, и в хряще, и в других тканях встречаются оба типа соединения, и теперь кератансульфат классифицируют не по локализации, а именно по структуре связи: KSI связан через азот с аспарагиновым остатком белка, KSII связан через кислород с сериновым или треониновым остатком. При анализе протеогликанов мозга отмечен третий тип соединения: KSIII, по данным Krusius et al., связывается с коровым белком через маннозу (KS-Man-O-Ser).

В роговице , по данным одного сравнительного исследования, содержится в 10 раз больше кератансульфата, чем в хряще, и в 2-4 раза больше, чем в какой-либо иной ткани.

Ряд протеогликанов семейства (small leucine-rich proteoglycan) объединены под названием «кератансульфатные протеогликаны» ( англ. keratan sulfate proteoglycans, KSPG); эти белки, в особенности кератокан , люмикан , мимекан (остеоглицин), играют важную роль в поддержании прозрачности роговицы.

Клиническое значение

По данным ряда исследований, при пятнистой дистрофии роговицы синтез кератансульфата изменён (II тип заболевания) либо полностью нарушен (I тип заболевания), а у пациентов обнаруживаются мутации гена , кодирующего фермент N-ацетилгликозамин-6-O-сульфотрансферазу.

Внутриклеточные отложения кератансульфата обнаруживаются при синдроме Моркио ( мукополисахаридоз тип VI a).

В одном исследовании описана повышенная экспрессия кератансульфатного протеогликана кератокана в строме роговицы при кератоконусе .

Хондроциты и кератоциты роговицы , обычно секретирующие кератансульфат и кератансульфатные протеогликаны, при повреждении ткани или ином патологическом процессе склонны трансформироваться в фибробастный фенотип, сокращая или останавливая производство кератансульфата. Микроглиальные клетки мозга также снижают синтез кератансульфата при воспалении; в одном исследовании отмечена потеря кератансульфата при болезни Альцгеймера . В других работах, напротив, отмечается повышение экспрессии KS микроглией при повреждениях. Вероятно, как в роговице, так и в хряще и в тканях мозга такие изменения происходят под воздействием провоспалительных цитокинов .

Описана роль KS в формировании при повреждениях мозга.

Мутации гена KERA , кодирующего кератансульфатный протеогликан кератокан, вызывают редчайшее изменение формы поверхности глаза - cornea plana 2 (уплощение роговицы).

Литература

• Обзоры:
  • Funderburgh J. L. (англ.) // Glycobiology : journal. — 2000. — October (vol. 10 , no. 10). — P. 951—958 . — . ("Кератансульфат: структура, биосинтез, функции.")

Примечания