Уже многие годы ГК активно используется в различных областях медицины [Robert, 2015; Sudha et al., 2014]. Вместе с тем, как это нередко случается в сфере медицинских биотехнологий, научные знания о свойствах, механизмах действия и взаимодействии гиалуронана с клеточными структурами значительно отставали от темпов роста его практического применения. За последние годы было проведено большое количество научных работ в области биохимии, молекулярной биологии, указывающих на то, что роль данного полисахарида в организме была сильно недооценена [Dicker et al., 2014; Heldin, 2014; Petrey, de la Motte, 2014; Tamer, 2013]. В настоящей главе представлен краткий обзор современных результатов научных исследований в области биохимии гиалуронана.
3.1. БИОСИНТЕЗ И КАТАБОЛИЗМ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОРГАНИЗМАХ
Синтез ГК осуществляют ферменты гиалуронан-синтетазы (разновидность гликозилтрансфераз) HAS, представленные тремя изоформами (HAS1, HAS2, HAS3) у млекопитающих и четырьмя - у других позвоночных животных. Биологический смысл сохранения в эволюции нескольких изоформ HAS состоит в том, что каждая из них играет свою роль в метаболизме этого полисахарида. Все три изоформы HAS-фермента производят различные по длине, но идентичные по химической структуре полисахаридные цепи. Выяснение механизмов работы синтетаз HAS привело к пересмотру общепринятой до этого догмы «один фермент - один сахарид». Эта концепция была основана на многолетних наблюдениях, указывающих на то, что практически все гликозилтрансферазы способны присоединять к растущей цепи только один вид сахаров. Оказалось, что HAS присоединяют попеременно два вида.
Молекулы HAS синтезируются на рибосомах в эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР), после чего доставляются транспортными везикулами в аппарат Гольджи и затем к цитоплазматической мембране. В течение этого переноса работает специальный механизм, поддерживающий фермент в неактивной форме. Только после внедрения в клеточную мембрану происходит активация молекулы HAS. С этого момента HAS представляет собой трансмембранный белок, у которого N-концевой домен выходит наружу из клеточной мембраны, а С-концевой - в цитоплазму.