Синтез и распад эластина

Синтез эластина вместе с коллагеном, протеогликанами и гликопро­теинами осуществляют фибробласты. Им способны помогать хондроциты, гладкомышечные клетки. В отличие от коллагена синтезируется только один генетический тип эластина. Экспрессия гена эластина регулируется витамином С. Такой ген присутствует только у позвоночных, которые имеют высокое пульсовое давление крови в артериях, поэтому возникла необходимость в строительном материале, способном выдерживать подоб­ные нагрузки и быстро возвращаться к начальному состоянию.

Непосредственный продукт синтеза – белок тропоэластин является мономерным предшественником зрелого эластина. Тропоэластин короче молекулы проколлагена, растворим, не содержит концевых пропептидных фрагментов и поперечных связей. Его процессинг начинается после секреции из клетки.

На тропоэластин действует лизилоксидаза, аналогичная ферменту, окисляющему остатки ЛИЗ по ε-аминогруппе в молекулах коллагена. Следствием образования активных альдегидных групп аллизина становится их быстрое включение в межмолекулярные перемычки. В результате тропоэластин превращается в нерастворимый зрелый эластин, содержащий большое количество поперечных связей. Процент перемычек в эластине исключительно высок. Образуется два сновных вида поперечных сшивок. В построении обоих участвуют ЛИЗ и его окисленный аналог аллизин в различных соотношениях.

Первый вид поперечных сшивок, образуемых в эластине с участием ЛИЗ, представляет собой обычный бифункциональный лизин-норлейцин, для построения которого нужна 1 молекула аллизина и 1 молекула ЛИЗ (рис).

Второй вид поперечных мостиков между цепями эластина представляет собой многокомпонентные сшивки в виде тетрафункциональных узлов, имеющих в центре пиридиновое кольцо. Эти образования называют десмозин (рис) или изодесмозин, они – специфичные для эластина продукты межмолекулярной конденсации. При образовании десмозина сначала три остатка ЛИЗ окисляются до соответствующих ε-альдегидов аллизина, а затем соединяются с четвёртым интактным остатком лизина. Получается довольно необычная структура: все четыре остатка лизина (окисленные и интактный) образуют замещённое кольцо пиридина, соединяясь своими боковыми полиметиленовыми группами.

Рис. Внутримолекулярная окислительная конденсация в эластине, приводящая к образованию «паучьей» структуры десмозина

Изодесмозин образуется, если цепь с гидроксиаллизином оказывается во время реакции с противоположной стороны и крепится в положении «3», что определяет включение соседней цепи (верхней на рис) в положение «2», а не «4».

Участвующие в конденсации протонированные или окисленные остатки ЛИЗ могут находиться на одной цепи, но чаще принадлежат двум разным цепям, как вариант – трём или четырём соседним цепям. Этим можно объяснить тот факт, что объединённые белковые цепи эластина в отличие от других фибриллярных белков способны растягиваться во всех направлениях. Поперечные сшивки получаются очень прочными, даже кислота не может их гидролизовать.

В образовании эластических волокон принимает участие множество белков, объединённых в семейство эластина. Кроме того, эластиновый остов волокна покрыт слоем микрофибрилл, имеющих диаметр 10 нм. Такие микрофибриллы встречаются в матриксе и без эластина. Они состоят из разных гликопротеинов и выполняют важную роль в интеграции эластиновых волокон.

Катаболизм эластина осуществляют ферменты эластазы. В тканях эластин подвергается деградации эластазой нейтрофилов и макрофагов. Лейкоцитарная эластаза не отличается особой специфичностью и расщепляет также протеогликаны и гликопротеины.

структурно-Адгезивные неколлагеновые белки

Внеклеточный матрикс содержит большое число адгезивных неколлагеновых белков гликопротеиновой природы. Например, фибронектин и фибриллин в зрелой соединительной ткани, ламинин и нидоген в базальных мембранах. Структурной особенностью адгезивных белков является наличие доменов, способных специфически связываться с другими макромолекулами и рецепторами на поверхности клеток. Непременным компонентом доменов, обеспечивающих взаимодействие с клетками, является последовательность аминокислот арг-гли-асп (RGD-модуль).