МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ

Под редакцией академика С. Е. Северина и доктора биологических наук Г. А. Кочетова

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1985

УДК: 577.154

Молекулярные основы действия ферментов: Сборник /Под ред. С. Е. Северина и Г. А. Кочетова.— М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985.—189 с, ил.

Издание продолжает серию обзоров ведущих ученых МГУ (предыдущий выпуск вышел в 1981 г.) по актуальным проблемам современной энзимологии, начатую по инициативе биологического факультета и межфакультетской проблемной научно-исследовательской лаборатории молекулярной биологии и биоор-' ганической химии им. А. Н. Белозерского МГУ. В настоящий сборник включены статьи по различным аспектам исследования структуры и функции ферментов;' наряду с собственным экспериментальным материалом приводится широкий об- , зор данных литературы за последние годы. Особое внимание уделяется молекулярным основам каталитической активности ферментов и путям ее регуляции.: Материал отражает последние достижения в данной области исследований.

Для научных работников, аспирантов и студентов, специализирующихся в области энзимологии, биохимии и молекулярной биологии. ,

Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Московского университета

Рецензенты:

докт. биол. наук, проф. Б. Ф. Поглазов, докт. биол. наук А. А. Болдырев

2001040000—011

М--;-155—85

077(02)—85

dC) Издательство Московского университета, 1985 г_

ПРОСТАГЛАНДИН- И ТРОМБОКСАНСИНТЕТАЗЫ. МЕХАНИЗМЫ ИНГИБИРОВАНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫМИ ПРЕПАРАТАМИ

С. Д. Варфоломеев, А. Т. Мевх, В. К. Муратов, Н. Д. Игумнова, В. В. Чурюканов

(Межфакультетская проблемная научно-исследовательская лаборатория молекулярной биологии и биоорганической химии им. А. Н. Белозерского МГУ; кафедра фармакологии лечебного и санитарно-гигиенического факультетов 1-го Московского медицинского института)

Участие простагландинов в регуляции многих физиологических процессов делает их предметом весьма активного изучения как нового класса лекарственных препаратов, позволяющих на фармакологическом уровне вмешиваться в различные патологические процессы, протекающие в организме человека или животных.

Природные простаглаидины могут быть использованы непосредственно как лекарственные препараты [1—3]. Однако до настоящего времени их применение для нужд медицины остается весьма ограниченным, что связано в первую очередь с высокой стоимостью простагландинов, их нестабильностью как фармацевтических препаратов, слабой изученностью возможных вторичных эффектов.

Значительное развитие в последние годы получили методы химического синтеза простагландинов. В настоящее время созданы их синтетические аналоги, имеющие большой спрос в медицине и сельском хозяйстве (см. обзоры по химическому синтезу простагландинов [2, 4, 5]). Область синтетической химии простагландинов в настоящее время претерпевает большую эволюцию, и можно с уверенностью ожидать создание новых препаратов. Однако трудности на этом пути весьма велики. Они связаны главным образом с получением вещества, имеющего конфигурацию природного стереоизомера. Сложность задачи легко представить, если учесть, что в молекуле простагландина содержится 4—5 асимметрических атомов. Изменять уровень простагландинов в организме можно не только вводя их как лекарственные препараты. Другой развиваемый в настоящее время для этой цели подход основан на использовании фармацевтических препаратов, которые участвуют в регуляции ферментативного синтеза простагландинов {PG) (in vivo). Существенные физиологические изменения могут вызвать вещества, воздействующие на механизм синтеза простагландинов путем изменения активности ферментов, участвующих,, в их образовании.

Общая схема биосинтеза PG приведена на рис. 1.*Субстрат (полиеновая 20-членная жирная кислота, главным представителем которой в организме человека и животных является арахидоновая

з

кислота) под действием простагландинсинтетазнбй системы претерпевает ряд последовательных превращений, осуществляемых двумя ферментами.

Окисление субстрата до двойной циклоперекиси (PGG) и восстановление перекисной группы у Ci5 . (PGH) осуществляются одним и тем же ферментом — эндопероксидпростагландинсинтета-зой (PGH-синтетазой (ЕС 1.14.99.1) или циклооксигеназой жирных кислот [6—15]. Этот вывод основан на том, что циклоокси-геназная и пероксидазная активности, которые могут быть определены независимо, не разделяются в ходе, очистки фермента до гомогенного состояния по белку [6, 7].

„соон

11 VI П 1"" Лрахи.инюная kihioiii

o-y^x^-vj;^ О»

О ')

но-Т

Рис. 1. Общая схема биосинтеза простагландинов

Превращение субстрата в PGH проходит через одни и те же стадии под действием простагландинсинтетазных систем из разг личных источников. Набор же конечных продуктов превращения PGH зависит от источника выделения полиферментного комплекса. Природа конечного продукта связана со специфичностью последнего фермййта биферментного комплекса, 'который в общем случае мы называем эндопероксидпростагландинконвертазой (PGH-koh-вертазой). Так например, PGH-конвертаза из везикулярных желез

быка и барана в зависимости от кофактора является либо проста-гландин Е-изомеразой либо простагландин F-редуктазой [7, 8], из сердца кролика [9] и эндотелиальных клеток [10] — простагландин I-изомеразой, или простациклинсинтетазой, из тромбоцитов человека [11] — тромбоксан А-изомеразой, или тромбоксансинте-тазой и т. д.

. Одним из способов воздействия на активность ферментов синтеза простагландинов является применение нестероидных противо-воспалительных препаратов. Детальное исследование закономерностей действия веществ этого класса показало, что они влияют на образование простагландинов и это, по-видимому, обусловливает их терапевтический эффект. Проиллюстрируем данный подход анализом закономерностей ингибирования противовоспалительными нестероидными препаратами PGH-синтетазы — первого и об» щего для всех органов и тканей фермента синтеза простагландинов и тромбоксанов.

Кинетика и механизм ингибирования эндопероксидпростагландинсинтетазы нестероидными противовоспалительными препаратами

Любой воспалительный процесс в организме связан с изменением уровня простагландинов [16].

В 1971 г. Вайн [17] впервые показал, что ацетилсалициловая кислота нарушает биосинтез простагландинов, и высказал предположение о способности этого препарата ингибировать проста-гландинсинтетазу. Впоследствии было установлено, что аналогичными свойствами обладают и другие нестероидные противовоспалительные средства .[18—21]. Установлено, что ацетилсалициловая кислота необратимо блокирует простагландинсинтетазу путем ацетилирования молекулы фермента [14, 22, 23]. Вместе с тем имеются основания полагать, что не все нестероидные противовоспалительные соединения являются необратимыми ингибиторами простаглан-динсинтетазы. Так, индометацин не вступает в ковалентное взаимодействие с простагландинсинтетазой, что послужило основанием для предположения об обратимом характере