Для того, чтобы совершенствовать знания в лечении различных патологий, ученые постоянно изучают все новые и новые процессы в организме, пересматривают старые теории и выявляют новые свойства уже известных соединений. Особенное внимание сегодня приковано к углеводам и сахару, их метаболизму и роли в развитии тех или иных болезней. Появилась даже отдельная ветвь науки – гликобиология. Это изучение углеводов, также известных как гликаны. Выяснение роли этих молекул в будущем может помочь в разработке нового лечения.
Гликаны распространены среди всех живых организмов, от бактерий до сложных человеческих клеток, и имеют очень разнообразную структуру. В клетках человека и животных большинство белков после того, как они синтезированы, соединяются с гликанами. Эти модификации могут быть важными для жизнеспособности и функционирования клеток. Они могут отвечать за созревание клеток, регуляцию генов и метаболизм, активность белка, а также распознавание инфекции, рак и аутоиммунные реакции. В настоящее время возрос интерес к использованию гликанов в качестве объектов в диагностике, терапии и разработке вакцин.
Что изучается?
Обычно гликаны связываются с аминокислотами, например, аспарагином. Это наиболее распространенная белково-углеводная молекула, которую изучают специалисты. Она была первоначально описана в белке овальбумине, и после этого эта специфическая связь была распознана в других белках, включая белки плазмы, гормоны, ферменты, рецепторы клеточной поверхности, иммуноглобулины и лектины.
Гликаны могут связываться с аминокислотой, имеющей гидроксильную группу, такой как серин, треонин, тирозин, гидроксипролин и гидроксилизин. Тогда считаются компонентом муцинов – слизи на поверхности эпителия. Кроме того, гликаны играют роль в выработке инсулина, работе щитовидной железы, синтезе коллагена и других процессах. Некоторые белки становятся активными только при связывании с гликанами (этот процесс называют гликозилированием). Но иногда о может нести вред.
Как гликозилирование связано с заболеваниями?
Недавние исследования показали, что проблемы, возникающие вовремя гликозилирования, могут привести к заболеваниям. Иногда они могут быть врожденными и в основном влияют на неврологическое развитие. Редкое нарушение адгезии лейкоцитов приводит к нарушению работы иммунитета и тоже связано с гликанами. Пароксизмальная ночная гемоглобинурия – еще одно заболевание, связанное с дефектом гликозилирования, которое тяжело лечится.
Гликаны играют определенную роль и в развитии инфекций. Бактерии рода Clostridium продуцируют токсины, которые действуют на некоторые белки млекопитающих. Токсины Clostridium подавляют активность белков. Это, в свою очередь, вызывает патологические состояния, такие как ботулизм, газовая гангрена и псевдомембранозный колит. Если защитить белки за счет гликанов, возможно появление новых методов лечения.
Недавнее исследование показало, что когда бактерия Pseudomonas aeruginosa подвергается воздействию слизи, которая содержит муциновые гликаны, она разрушается. Это свойство может помочь в поиске новых антибиотиков против этого микроба. Кроме того, авторы обнаружили, что воздействие муцинов слизи также способствует прилипанию микробов и замедлению их активности. Возможно, это и есть ключ к объяснению того, как слизистый слой действует против инфекций.
Читайте также нашу статью о том, чем заменить пшеничную муку, по ссылке.
