Биологический каталог




Нейрохимия: Учебник для биологических и медицинских вузов

Автор И.П.Ашмарин, А.Е.Антипенко, В.В.Ашапкин, Г.Г.Вольский, С.А.Дамбинова и

ткани. Интересно, что в 1984 г. белок S-100 был обнаружен японскими исследователями в жировой ткани, из которой он высвобождался при действии адреналина in vitro. Кроме того, его присутствие иммунологически выявлено на поверхности клеток Лангерганса и родственных им клеток лимфоузлов.

S-100 является гетерогенным кислым Са-связывающим белком. Он состоит из двух главных фракций: S-100 А и S-100 В, субъединичный состав которых соответственно аа и ар. Интересно, что аминокислотная последовательность р-субъединицы

71

близка к таковой других Са-связывающих белков (кальмодули-на, тропонина С).

В зависимости от способа выделения может быть выявлено различное количество фракций и подфракций этого белка, что отражает как его природную гетерогенность, так и различные артефакты, связанные с методами выделения. Например, при электрофорезе с использованием высокой концентрации ПААГ обнаруживалось 5 фракций, причем все они реагировали с антисывороткой к белку S-100. На сефадексе G-100 белок S-100 может быть разделен также на 5 фракций, обозначаемых как f1? f2, f3, f4, f5, причем до 85% этого белка приходится на долю первой фракции. Последующие стадии очистки приводят к разделению этой первой фракции на подфракций f1A, f]B, fjri основная масса белка была сосредоточена в последней подфракций, молекулярная масса которой составляла 19-22 кД. Кроме указанных субфракций в эту же группу включают в настоящее время еще около десятка родственных белков, содержание которых относительно невелико.

Своеобразен аминокислотный состав белка S-100: характерно высокое содержание кислых аминокислот — около 36% приходится на остатки глутаминовой и 22% — на остатки аспараги-новой кислоты, т.е. более половины аминокислотного состава белка приходится на моноаминодикарбоновые аминокислоты. Этим определяются кислые свойства и низкая изоэлектриче-ская точка белка S-100.

Из оставшихся 42% аминокислотных остатков основная масса приходится на гидрофобные алифатические аминокислоты, которые придают глобулам белка S-100 частично гидрофобный характер. Наконец, можно отметить, что 3-4% от общего аминокислотного состава приходится на цистеин. Часть SH-rpynn цистеина (8-10%) свободна и способна к взаимодействию с ионами Са2+. Такое взаимодействие приводит к значительному изменению конформации молекул белка S-100. Меняется пространственное расположение гидрофильных и гидрофобных участков. В конечном счете изменяется способность S-100 к миграции через мембраны клетки.

Белок S-100 сосредоточен преимущественно в астроцитах — до 85-90% от общего содержания в нервной ткани. В олигоден-дроцитах его количество невелико. В нейронах обнаружено не более 10-15% от общего количества белка S-100.

С помощью радиохимических, цитохимических и иммуно-химических методов установлена внутриклеточная локализация белка S-100. Основная масса (до 85%) этого белка сосредоточе-

72

на в цитоплазме клеток и 15% -—в мембранных структурах: в пре~ и постсинаптических мембранах, ядерной мембране и плазматической мембране олигодендроглии. В ядрах нейронов его содержание крайне мало, несколько больше белка S-100 найдено в ядрышках.

В то же время, недавно обнаружено, что в поясничном отделе спинного мозга крыс а-субъединица белка S-100 локализована преимущественно в нейронах, а р-субъединица — в сател-литных глиальных и шванновских клетках.

Интересен вопрос об интенсивности биосинтеза белка S-100 и появлении его в структурах мозга в онтогенезе. В мозге эмбриона человека он появляется на 10-15 неделе в мозжечке, Варолиевом мосту, стволе мозга, среднем и спинном мозге. К концу 30-й недели происходит отчетливое накопление белка S-100 во всех отделах ЦНС, кроме лобной доли коры больших полушарий, где повышение количества этого белка совпадает во времени с появлением биоэлектрической активности мозга.

Подробно изучено накопление белка S-100 на различных этапах онтогенеза у грызунов. Показано, что в мозге мышей с 3-го до 15-го дня постнатального развития уровень этого белка остается относительно низким, а с 16-го до 22-го дня происходит быстрое возрастание его содержания примерно в 4 раза.

Содержание белка S-100 в мозге повышается при обучении, тренировках и формировании условных рефлексов у животных. В период обучения происходит усиление биосинтеза белка S-100, что подтверждается более интенсивным включением в него меченых аминокислот. Известный нейрохимик Х.Хиден и его сотрудники обнаружили, что наиболее интенсивный биосинтез данного белка происходит в пирамидальных клетках гиппокам-па. При интрацистернальном (т.е. непосредственно в желудочки мозга) введении антисыворотки к белку S-100 процесс обучения у животных нарушается.

Корреляция количества белка S-100 в головном мозге со способностью к обучению показана и иным способом. У мышей некоторых инбредных линий, характеризующихся лучшей обучаемостью, содержание S-100 выше.

Однако вопрос о непосредственном участии белка S-100 в формировании и хранении памяти нельзя считать окончательно решенным. Не исключена возможность, что его участие является опосредованным.

На основании экспериментального материала и косвенных данных выдвинуто несколько предположений о возможных молекулярных механизмах участия белка S-100 в специфических

73

функциях нервной системы. Большинство авторов отдает предпочтение гипотезе о роли упомянутых выше конформацион-ньгх изменений молекул белка S-100, наступающих при взаимодействии его SH-групп с ионами Са2+ с последующим возрастанием на поверхности белковой глобулы количества гидрофобных (липофильных) групп. При проведении нервного импульса важным лимитирующим фактором служит проницаемость ионных каналов; в присутствии свободных ионов Са2+ ряд каналов становится непроницаемым для ионов К+ и Na+ . В этом случае функциональная роль белка S-100, по-видимому, связана с регуляцией проницаемости ионных каналов посредством связывания свободных ионов Са2+.

В нервной ткани велико содержание кальмодулина (60 мкМ) — одного из важнейших регуляторов и посредников эффектов Са2+. Он присутствует и в других тканях и включение его в категорию нейроспецифических белков условно, однако его роль в нервной ткани велика: он участвует в активации Са2+-ионами многих ключевых протеинкиназ и ряда других ферментов. Относительно низкомолекулярный белок — 17 кД — он консервативен по первичной структуре, высокостабилен и содержит четыре центра связывания Са* . Интересно, что активность кальмодулина подавляется хлорпромазином — одним из нейролептиков, применяемых при подавлении синдрома шизофрении.

В свою очередь функции кальмодулина контролируются, по крайней мере, двумя белками. Первый — кальцинейркн. Он состоит из двух субъединиц — 15 и 61 кД и, обладая высоким сродством к кальмодулину, ингибирует его активность. Кроме того, кальцинейрин обладает протеинфосфатазной активностью и как бы обращает результаты действия протеинкиназ, включаемых кальмодулином.

Второй белок (Мг 27-32 кД), способный связывать и как бы резервировать кальмодулин, является липопротеином. Это так называемый фосфомиристин В его молекулу входит жирная кислота — миристиновая. Кроме того, в нем велика доля гидрофобных аминокислотных остатков (30% аланина). Все это определяет его способность встраиваться в мембраны. В то же время он может фосфорилироваться под действием протеинки-назы С. В дефосфорилированном состоянии он связывает, резервирует кальмодулин, а после фосфорилирования — освобождает его. Содержание его в ткани мозга также велико ( 12 мкМ).

Неизвестны пока функции другого связывающего кальций белка сиалогликопротеина GP-350. Он имеет небольшую моле-

74

кулярную массу — 11,6 кД; характерной его особенностью является высокое содержание остатков глутаминовой и аспараги-новой кислот, что и обусловливает взаимодействие с ионами Са2+. Растворимая форма гликопротеина GP-350 сосредоточена в перикарионе нейронов и в аксонах; иммунологическая идентичная мембранная форма обнаружена в синаптосомах.

Обширные исследования посвящены функциям и свойствам мембранного нейроспецифического белка В-50. В-50 — один из основных фосфорилируемых белков плазматических мембран синапсов. Иммунохимически показано, что он локализован преимущественно в пресинаптических мембранах. Молекулярная масса белка 48 кД. Он является эндогенным субстратом диа-цилглицерол-зависимой и Са2+-зависимой протеинкиназы С. Активаторы протеинкиназы С стимулируют процесс синапти-ческой передачи в срезах гиппокампа. Фосфорилирование белка В-50 приводит к относительно продолжительному изменению заряда и состояния каналов постсинаптической мембраны и состоянию "проторенности" синапса. Одной из причин этого может быть влияние фосфорилированного В-50 на метаболизм фосфоинозитидов и, таким образом, на отношение белок/ли-пид в синаптической мембране. Интересно, что в процессе старения интенсивность такого фосфорилирования снижается, чем, возможно, обусловлено снижение пластичности синапсов при старении.

Особо следует отметить высокую чувствительность процесса фосфорилирования белка В-50 к адренокортикотропину (АКТГ), неодинаково выраженную в разных структурах мозга. Так, АКТГ1_24 в 10 раз более эффективен в торможении фосфорилирования белка В-50 в синаптических мембранах из септальной области мозга, чем в мембранах из целого мозга. На основании этих наблюдений сделано заключение об участии белка В-50 в функционировании пептидергических синапсов.

В процессах синаптической передачи принимает участие еще один нейроспецифический белок — фодрин. Это — структурный белок постсинаптических мембран глутаматергических синапсов. Молекулярная масса его очень велика — 230 кД. Функциональная роль фодрина связана с тем, что он блокирует рецепторы глутамата. Г.Линч и М.Бодри предложили гипотезу, согласно которой повышение концентрации ионов Са2+ вблизи постсинаптической мембраны активирует мембранную Сй-зависимую протеиназу калпеин, которая расщепляет фодрин. Результатом этого является освобождение активных рецепторов глутамата, ранее экранированных фодрином, и повышение

75

проводимости синапса

страница 15
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

Скачать книгу "Нейрохимия: Учебник для биологических и медицинских вузов" (21.4Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(15.09.2019)