GLYCANS AND NEURAL CELL INTERACTIONS
Nature Reviews Neuroscience V.5. № 3. P. 195-208 (2004) | |
 (Рис.1.) | Biosynthesis of glycolipids.  (Рис.2.) | Biosynthesis of N-glycans.  (Рис.3.) | Biosynthesis of O-glycans.  (Рис.4.) | Polysialic acid (PSA) and its carriers.  (Рис.5.) | Oligomannosidic glycans.  (Рис.6.) | Oligomannosidic glycans.  (Рис.7.) | HNK1 carbohydrate.  (Рис.8.) | Glycosaminoglycans on proteoglycans. | Несущие углеводы молекулы играют важную роль во время развития нервной системы, в регенерации нервных клеток и в синаптической пластичности. Углеводы опосредуют взаимодействие между молекулами распознавания и, следовательно, играют важную роль в формировании сложных молекулярных событий на клеточной поверхности и во внеклеточном матриксе. Удивительное структурное разнообразие гликановых цепей допускает огромные комбинаторные возможности, которые могут лежать в основе тонкой «настройки» межклеточных и клеточно-матриксных взаимодействий.
Известно, что гликаны (glycans) (цепочки моносахаридов) принимают участие во взаимодействиях нервных клеток как в развивающейся нервной системе, так и в нервной системе взрослого организма. Они участвуют в выполнении самых разных функций, связанных с клеточным распознаванием – в клеточной миграции, росте аксонов и фасцикуляции (fasciculation – росте отростков нейрона в виде пучка), в формировании и стабилизации синапсов, а также в модулировании синаптической активности. Добавление моносахаридов различной конфигурации к керамиду (ceramide) ведет к формированию различных гликолипидов (glycolipids). Гликопротеины, протеогликаны и муцины несут гликаны, которые ковалентно соединены с белковыми основами различного происхождения. Известно две обширных группы гликопротеинов – N-гликаны (N glycans) и O-гликаны (O glycans) – различающиеся по характеру связывания с белками. Полисиаловая кислота (polysialic acid) переносится молекулой адгезии нервных клеток . Она ослабляет гомофильное NCAM-опосредованное взаимодействие и является важным ингредиентом в NCAM функциях. К примеру, она усиливает миграцию стволовых нервных клеток, способствует росту аксонов, участвует в процессах регенерации после травмы и в синаптической пластичности во время обучения и памяти. Олигоманнозиды (oligomannosides) обычно являются транзиторными биосинтетическими добавками N-связанных углеводов на гликопротеидах на их пути (en route) к клеточной поверхности и внеклеточному матриксу. В большинстве тканей олигоманнозиды элиминируются во время процессинга сахаров при синтезе зрелых N-гликанов, но в мозге они переносятся к клеточной поверхности на распознающие молекулы. В нервной системе миелин-ассоциированный гликопротеин (myelin-associated glycoprotein –
) был первой молекулой, связывающей α2,3-linked сиаловую кислоту. MAG участвует не только в формировании миелина, но и в его поддержании. Этому уделяется особое внимание, потому что он усиливает in vitro рост аксонов на ранних стадиях развития, но ингибирует их рост у взрослых организмов. Клеточный гликан HNK1 (human natural killer 1) найден на гликолипидах и гнликопротеидах, он является целевым эпитопом для аутоантител при тяжелых периферических нейропатиях. Несколько рецепторов для HNK1 идентифицировано в нервной системе – они играют определенную роль во время развития, участвуют в синаптической пластичности и в регенерации двигательных нейронов. Гликозаминогликаны (glycosaminoglycans) являются линейными полимерами дисахаридов. Основными гликозаминогликанами в мозге являются хондроитин сульфаты и гепаран сульфаты (chondroitin sulphates, heparan sulphates). Хондроитин сульфат протеогликаны и гиалуронан (hyaluronan) (крупный полимер, состоящий из альтернирующих глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозаминовых остатков) локализованы в периневральных сетях, которые, как полагают, играют критическую роль в регуляции синаптической активности. Хондроитин сульфат является реппелентом для ростовых конусов, он действует как молекулярный барьер, особенно при ситуациях выбора. Удаление цепей хондроитин сульфата из протеогликанов ослабляет их барьерные функции, что позволяет возобновить рост нарушенных аксонов и осуществлять синаптическую реконструкцию. Показано, что гликаны играют важную роль в развитии нервной системы, в регенерации и синаптической пластичности. Благодаря их структурным особенностям они могут быть столь же разнообразными, как и несущая их белковая основа.
|