Химики из Японии обнаружили, что незначительные различия в строении олигосахаридных кластеров могут приводить к существенным изменениям в их способе взаимодействия с организмом. Исследователи надеются, что результаты их исследования могут оказаться полезными в диагностике ряда заболеваний, например, рака.

Олигосахариды (в биохимии чаще употребляется термин – гликаны) представляют собой углеводы, образованные более чем пятью остатками моносахарида. Существуя в организме в форме гликопротеидов или гликолипидов, эти соединения играют важную роль в узнавании клетками друг друга и сворачивании белка.

Хотя исследователи знают, что олигосахариды важны для нормальной работы организма, изучение того, как они управляют определенными биохимическими процессами, представляет собой непростую задачу. Коичи Фукасе (Koichi Fukase) из Университета Осака решил разгадать эту загадку, изучая динамическое поведение библиотеки олигосахаридных кластеров непосредственно in vivo.

Исследователи из группы Фукасе получили синтетическую библиотеку N-гликановых кластеров – олигосахаридов, связанных с аминокислотой аспарагином – и отследили пути их миграции в организме с помощью введенных флуоресцентных и радиоактивных меток. Полученные исследователями результаты показали, что даже небольшие различия в строении приводили к существенным изменениям в поведении N-гликанов.

Рис. 1. Строение олигосахарида может оказывать существенное влияние на динамику метаболизма его усвоения организмом. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI: 10.1002/anie.201000892).

Было обнаружено, что кластеры, содержащие функциональный остаток – группу сиаловой кислоты стабилизировались организмом и мигрировали в селезенку, в то время как кластеры, отличавшиеся лишь отсутствием остатка сиаловой кислоты, быстро выводились из организма с мочой. На биологическую активность гликанов также оказывало влияние положение кислотного остатка. Гликан, в котором кислотный остаток образовывал эфирную связь с 3'-гидроксилом углевода, быстрее выводился из организма, чем гликан, в котором этерификации подвергался 6'-гидроксил.

Один из соавторов работы – Кацунори Танака (Katsunori Tanaka) отмечает, что, несмотря на то, что ранее считалось, что различные олигосахариды обладают близкими биологическими функциями, результаты исследования показывают, что незначительные различия в строении гликанов приводят к тому, что они направляются в принципиально различные органы.

Исследователи также обнаружили, что олигосахариды ведут себя различным образом в организмах здоровых мышей и мышей, пораженных раком. Так, олигосахариды, не содержащие кислотного остатка, например, в большей степени стабилизируются и дольше находятся в организме, пораженном опухолями. Исследователи надеются, что различие в активности может оказаться полезным для диагностики рака новыми способами.

Гирт-Ян Бунс (Geert-Jan) из Университета Джорджии комментирует наблюдения исследователей из Осаки как «удивительные», добавляя, что в долгосрочной перспективе результаты исследования могут оказаться полезными для понимания механизма действия гликанов в организме, и, возможно, смогут найти применение в разработке новых лекарственных препаратов или способах их доставки.

По материалам: