Клеточная адгезия, обусловленная сахаридами

В середине сороковых годов Вейс (Weiss) и Тайлер (Tyler) независимо друг от друга высказали предположение, что поверхностные молекулы соседних клеток взаимодействуют друг с другом по типу «ключ-замок», передавая таким образом пространственную информацию для дальнейшего развития. Оба этих автора считали, что взаимодействия между специфическими комплементарными молекулами отвечают за связи, устанавливающиеся между движущимися клетками при формировании органов. В 1970 г. Роузмен (Roseman) постулировал, что молекулы, ответственные за эти взаимодействия, относятся к подклассу ферментов, называемых гликозилтрансферазами. Эти связанные с мембраной ферменты обычно обнаруживаются в эндоплазматическом ретикулуме и в пузырьках Гольджи, где они катализируют присоединение остатков сахаров к пептидам, в результате чего образуются гликопротеины. Существует огромное число гликозилтрансфераз, причем каждая специфична в отношении определенного сахара; некоторые трансферазы специфичны и в отношении субстрата. Например, галактозилтрансфераза – это фермент, способный переносить галактозу от активированной донорской молекулы (УДФ-галактозы) к акцептору. Сродством к различным акцепторным молекулам может обладать несколько галактозилтрансфераз.

Присутствие галактозилтрансфераз на клеточной поверхности можно обнаружить несколькими способами. Один из них заключается в добавлении меченого сахара в активированной форме. Меченый сахар будет перенесен на поверхность клетки и станет нерастворимым, после чего его можно выявить с помощью радиоавтографии (рис. 15.32) (Roth et al., 1971b; Shur, 1977a). После инкубации клеток нейральной сетчатки с радиоактивным УДФ-галактозамином около 90% меченого галактозамина было обнаружено на клеточных поверхностях (Balsamo et аl., 1986). Другой способ выявления галактозилтрансферазы связан с использованием флуоресцирующих антител, полученных против этого фермента. Этот метод позволил обнаружить, что галактозилтрансфераза нейральной сетчатки сначала распределяется по всей нейральной сетчатке зародыша, а затем ограничивается лишь ее наружными слоями (рис. 15.33).

На рис. 15.34 представлены два типа возможных реакций с участием галактозилтрансфераз клеточной поверхности. В первом случае связывание между двумя клетками достигается путем взаимного узнавания галактозилтрансфераз и остатков сахара (акцепторов). Эта реакция и представляет собой адгезию, о которой шла речь в гл. 2 при обсуждении взаимодействий между галактозилтрансферазой клеточной поверхности спермия и углеводными компонентами zona pellucida (являющейся внеклеточным матриксом яйца млекопитающих). В дополнение к адгезионным реакциям следует упомянуть и о временном связывании клетки с субстратом (т.е. об узнавании субстрата мигрирующими клетками) благодаря наличию активированного сахара. Такая адгезия и катализ могут происходить как между двумя клетками, так и между галактозилтрансферазой клеточной поверхности и субстратом, например базальной пластинкой, по которой мигрируют клетки.

Накапливается все больше данных о том, что гликозилтрансферазы опосредуют перемещение клеток, характерное для гаструляции и морфогене-

Рис. 15.32. Радиоавтограмма куриного зародыша на стадии 10 сомитов, инкубированного с УДФ-[3H]-галактозой (служащей донором сахара). Нерастворимая радиоактивность (черные зерна) означает, что радиоактивный сахар был перенесен на поверхностях мигрирующих клеток на другие клетки или на окружающий их матрикс. (Из Shur, 1977а; фотография с любезного разрешения В. D. Shur.)