Муциназа

Гиалуронида́зы — общее название группы ферментов различного происхождения, способных расщеплять кислые мукополисахариды (в т. ч. гиалуроновую кислоту).

Общая классификация и источники гиалуронидаз.

В соответствии с классификацией, данной Карлом Мейером (Karl Meyer) ^[1]. гиалуронидазы можно разделить на типы с использованием таких признаков как источник фермента, используемые субстраты, условия и тип катализируемой реакции, образующиеся продукты.

Тип I. Гиалуронидазы тестикулярного типа (гиалуронат-эндо-β-N-ацетилгексозаминидазы, КФ 3.2.1.35)

Тип Ia. Собственно тестикулярная гиалуронидаза
Содержится в семенниках и в сперме млекопитающих, молоках рыб.

Тип Ib. Лизосомальная гиалуронидаза
Содержится в лизосомах клеток различных тканей (печень, синовиальная ткань и др.), а также в некоторых физиологических жидкостях (сыворотка крови, синовиальная жидкость и др.)

Тип Ic. Субмандибулярная гиалуронидаза
Содержится в слюне и слюнных железах млекопитающих, в пчелином и змеином ядах.

Тип II. Гиалуронидаза слюны пиявок (гиалуронат-эндо-β-глюкуронидаза, КФ 3.2.1.36)

Содержится в слюне и слюнных железах пиявок. Впервые была обнаружена в слюне медицинской пиявки.

Тип III. Микробные гиалуронидазы (гиалуронат-лиазы; элиминирующие гиалуронат-эндо-β-N-ацетилгексозаминидазы, КФ 4.2.99.1)

Тип IIIa.
Выделяется из многих видов бактерий (Clostridium perfringens, Proteus vulgaris, родов Pneumococcus, Streptococcus, Staphylococcus, Flavobacterium и др.).

Тип IIIb.
Выделяется из бактерий рода почве.

Химические свойства

Субстраты и ингибиторы

Субстратами гиалуронидаз могут являться следующие мукополисахариды: гиалуроновая кислота, хондроитин, хондроитин-сульфаты, дерматан-сульфат, а также их олигосахаридные производные (от гексасахаридов и выше).

Дерматан-сульфат подвергается гидролизу гиалуронидазами в меньшей степени, поскольку выступает в роли как субстрата, так и ингибитора данного фермента. Также действие гиалуронидаз ингибируется некоторыми полианионами, схожими по структуре с субстратами (напр. гепарин, кератан-сульфат), и солями тяжёлых металлов (в наибольшей степени меди и железа).

Ферментативная активность: реакции и условия

Тип I.

Гидролизуют β-N-ацетилгексозаминидные связи субстрата. Конечными продуктами гидролиза являются тетрасахариды, имеющие аминосахар на восстанавливающем конце молекулы.

Кроме того, тестикулярная (Ia) и лизосомальная (Ib) Гиалуронидазы способны к трансгликозилазной активности, проявляющейся в перенесении дисахаридных фрагментов между молекулами субстрата.

Тестикулярная гиалуронидаза проявляет ферментативную активность в диапазоне рН 4,0 — 7,0. Для лизозомальной и субмандибулярной (Ic) гиалуронидаз такой диапазон более узок (3,5 — 4,5).

Собственно тестикулярная гиалуронидаза, в отличие от всех остальных гиалуронидаз, обладает высокой термической стабильностью и сохраняет ферментативную активность до 50 °С.

Тип II.

Гидролизует β-глюкуронидные связи исключительно в гиалуроновой кислоте. Конечными продуктами гидролиза являются тетрасахариды, имеющие глюкуроновую кислоту на восстанавливающем конце молекулы.

Оптимальное значение рН для гиалуронидаз данного типа равно 6,0.

Тип III.

Гидролизуют β-N-ацетилгексозаминидные связи субстрата, одновременно с этим дегидратируя по 4-й связи остаток уроновой кислоты на невосстанавливающем конце молекулы.

Конечными продуктами ферментативной реакции в случае гиалуронидазы типа IIIa являются дисахариды с аминосахаром на восстанавливающем конце молекулы.

В случае гиалуронидазы типа IIIb субстратом является исключительно гиалуроновая кислота, а конечными продуктами являются тетра- и гексасахариды с N-ацетилглюкозамином на восстанавливающем конце молекулы.

Оптимальные для проявления ферментативной активности микробных гиалуронидаз значения рН различаются в зависимости от природы субстрата: для сернокислых эфиров (хондроитин-сульфаты, дерматан-сульфат) оптимальными являются значения рН 8,0 — 9,0, в то время как для гиалуроновой кислоты и хондроитина — значения в районе 6,8.

Биологические функции

Большинство функций, которые выполняют гиалуронидазы в живой природе, связаны с их способностью увеличивать проницаемость тканей за счёт снижения вязкости мукополисахаридов, входящих в их состав.

Тестикулярная гиалуронидаза, содержащаяся в акросомах сперматозоидов млекопитающих, способствует процессу оплодотворения яйцеклетки. Гиалуронидазы ядов змей и насекомых, а также слюны пиявок увеличивают проницаемость капилляров в месте укуса.

Также гиалуронидазы выступают в качестве пищеварительного фермента (гиалуронидазы бактерий, слюны млекопитающих).

История открытия

Впервые о способности экстракта из семенников быка увеличивать проницаемость тканей сообщил Ф. Дюран-Рейналь (F. Duran-Reynals) в 1928 году. Действующий агент был назван фактором распространения (англ. spreading factor), вследствие его способности увеличивать скорость распространения вирусных вакцин от места подкожной инъекции. В 1931 году аналогичный фактор был выделен из сперматозоидов.В 1936—37 годах Карл Мейер с сотр. доказали способность фактора распространения из семенников быка деградировать полисахаридные кислоты, выделенные из стекловидного тела глаза, пупочных канатиков и бактерий рода Streptococcus и показали, что его действие аналогично действию выделенного ими автолитического фермента бактерий рода Pneumococcus. У различных авторов того времени данный фермент имел различные названия: фактор диффузии (англ. diffusing factor), муколитический фермент, муциназа. В 1940 году К. Мейером с сотр. был введен термин гиалуронидаза для обозначения группы ферментов различного происхождения, способных расщеплять кислые мукополисахариды. С этого времени термин «гиалуронидаза» начал использоваться различными авторами как синоним «фактора распространения», что не совсем корректно, поскольку в то время как все гиалуронидазы действуют как фактор диффузии, не все факторы диффузии являются гиалуронидазами.

Применение

Применение в медицине

В качестве лекарственного средства в медицине используются главным образом препараты тестикулярной гиалуронидазы, выделенной из семенников крупного рогатого скота. Основное применение — при заболеваниях, сопровождающихся ростом соединительной ткани, в косметологии, а также для увеличения биодоступности лекарств и вакцин.

Стрептококковая гиалуронидаза используется при диагностике стрептококковых инфекций.

В последнее время разработаны препараты, в которых пролонгирование ферментативной активности гиалуронидазы достигается путём иммобилизации фермента на высокомолекулярных носителях.

Прочее применение

Есть сведения о применениии гиалуронидаз в кожевенном производстве.

Сноски

1. ↑ Meyer K. Hyaluronidases // The Enzimes, Vol. 5 — NY: Academic Press, 1971 — pp. 307—320.

Гидролазы (КФ3): гликозил-гидролазы (КФ 3.2.1)

Амилаза (Альфа, Бета) - Галактозидаза (Альфа, Бета) - Альфа-N-ацетилгалактозаминидаза - Галактозилцерамидаза - Гексозаминидаза - Гиалуронидаза - Глюкуронидаза - Идуронидаза - Лактаза - Лизоцим - Альфа-маннозидаза - Мальтаза - Нейраминидаза - Сахараза - Трегалаза - Хитиназа - Целлюлаза