эквивалентов от молекулы НАД+ через всю дыхательную цепь к молекуле кислорода (потенциал +0.82 V) освобождает 22.1 кДж/моль химической энергии, которой достаточно для обеспечения синтеза нескольких молей АТФ из АДФ.

Боковые группы цистеина и гистидина проявляют слабые кислотные свойства: значения pK, этих групп равны 8.3 и 6.0 соответственно, однако атом серы цистеина и атом азота в имидазольном кольце гистидина могут принимать и передавать электрон в зависимости от состояния окружающей среды. Окислительно-восстановительное состояние системы определяется как отношение концентраций окисленного и восстановленного компонента окс-редокс пары, например Fe3+/Fe2+ или НАД+/НАД ¦ Н. На схеме представлена реакция восстановления никотинамидного кольца никотинамидаденилдинуклеотида (НАД+) под действием сульфгидрильной группы цистеина:

НС,

CH

'«V

R,SH

2 6

не , усн \х//

n i

-С-II

О

-nh,

СН,

/ \ НС с-

-С-

II

о

-NH,

НС СН

n i

Результатом переноса гидрид-иона (:Н_) от атома серы является восстановление кольца в позициях 1 и 4.

Пептиды, содержащие остатки гистидина или цистеина, участвуют как коэнзимы или активные центры ферментных систем в каталитических реакциях и обеспечивают многие антиоксидантные системы организма. Находясь в составе мембранных пептидов, они отвечают за формирование электрического потенциала клетки и передачу электрохимического сигнала во внешнюю среду.

Многие пептидные регуляторы содержат в своем составе остатки цистеина. При окислении их сульфгидрильные груп-

37

пы образуют внутримолекулярные S—S-связи, которые формируют петли основной пептидной цепи (третичную структуру) и фиксируют определенную конфигурацию всей молекулы. Меркаптоэтанол и тиогликолевая кислота (восстановители) эти связи разрушают. Отсутствие антиоксидантов при выделении цистеинсодержащих пептидов из природных источников всегда приводит к получению молекул с более устойчивой третичной структурой.

Известно, что свободный цистеин в нейтральной или слабощелочной области легко окисляется в присутствии кислорода или других окислителей и димеризуется, образуя цистин. Аналогичная реакция лежит в основе активности глутатиона.

Глутатион (у-глутамил-цистеинил-глицин, или Glu—Cys— Gly) — широко распространенный трипептид, встречающийся практически во всех тканях живых организмов в концентрации 1—5 мМ, но в некоторых тканях она еще выше: в корковом слое хрусталика глаза млекопитающих концентрация глутатиона достигает 20 мМ. В клетках на его долю приходится до 90 % свободных тиоловых групп (Кри-чевская и- др.; 1983). Очевидно, что его пространственная структура с двумя сближенными карбоксильными группами обладает хорошими хелатообразующими свойствами и способна селективно связывать ионы переходных металлов и поливалентные катионы:

Окисление завершается обычно установлением дисуль-фидного мостика между двумя молекулами глутатиона:

Glu-Cys-Gly

Глутатион

H2N

о

2(Glu-Cys-Gly) —

Glu-Cys-Gly

+ 2e~

38

Поэтому глутатион действует как антиоксидант, защищая сульфгидрильных групп ферментов и других белков. Он также играет особую роль в восстановлении окисленного ас-корбата.

Еще одна функция глутатиона состоит в участии в транспорте аминокислот. Концентрация аминокислот в клетках поддерживается на сравнительно постоянном уровне и обеспечивается переносом их через клеточные мембраны с помощью специальных транспортных систем. Глутатион участвует в так называемом у-глутамиловом цикле, т. е. в последовательности химических реакций, в которых у-карбоксильная группа глутамата используется для активного транспорта аминокислот через клеточную мембрану. Глутатион предоставляет активированную у-глутамиловую группу, связанную изопеп-тидной связью, которая в результате транспептидазной реакции объединяется с транспортируемой аминокислотой. Полученная у-глутамил аминокислота проникает в клетку, где дипептид расщепляется на свободную аминокислоту и 5-оксипролин. Последний преобразуется в глутамат в реакции с АТФ. Эта система транспорта специфична по отношению к нейтральным аминокислотам, глутамату и цистину (Кричевская и др., 1983).

На схеме представлен один из компонентов метаболизма глутатиона — офтальмовая кислота, аналог глутатиона, в котором тиоловая группа замещена метиловой:

Этот пептид впервые был выделен из хрусталика глаза, и его регуляторные функции еще недостаточно изучены.

Другим примером олигопептидов, способных к изменению электронного состояния боковой группы, могут служить пептиды, содержащие в своей структуре гистидин. Мы уже упоминали, что гистидин практически не встречается в

СООН

Пептиды, содержащие гистидин

39

Таблица 2

Влияние концентрации трипептида GHK и его синтетических аналогов иа синтез ДНК в клетках гепатомы* (определяли увеличение включения 3Н-тимидина, %) (по: Pickart, 1983)

Пептид Концентрация, нг/мл 2 20 200 2000

Gly—His—Lys 50 408 339 91

Gly-His-Lys-His 82 604 387 84

His—Lys—Gly 31 368 353 56

Gly—Lys—His 2 36 65 31

His—Gly—Lys 2 13 81 29

His—Lys 0 8 30 26

Gly-His 0 0 6 3

* В случае других типов клеток в тканевой культуре концентрация, превышающая I мкг/мл, всегда угнетала рост клеток.

тканях в свободном виде. Но он входит в состав многих ферментов и пептидов-регуляторов. Строение боковой группы гистидина обеспечивает широкий спектр активности его пептидам.

Из плазмы крови был выделен термостабильный трипеп-тид Gly—His—Lys (GHK), регулирующий скорость роста и дифференциацию клеток при их выращивании в тканевых культурах (табл. 2). Наибольшая концентрация этого пептида обнаружена в почках и мозге, а наименьшая — в коже и мышечной ткани. Интересно отметить, что аминокислотный состав GHK идентичен, а последовательность остатков зеркальна по отношению к структуре бурсина (Lys—His— Gly—NH2) — регуляторного пептида, который селективно определяет стадию дифференцировки В-лимфоцитов. Высокую биологическую активность трипептида GHK обусловливают не только его хелатирующие свойства — в некоторых ферментах остаток гистидина фосфорилирован по 1-му или 3-му атому азота и служит донором в процессах фосфорилирования Сахаров.

Одно из нетривиальных качеств этого трипептида — высокая селективность связывания ионов меди и других переходных металлов за счет их взаимодействия с имидазольным кольцом гистидина, благодаря чему пептид приобретает способность участвовать в окислительно-восстановительных реакциях.

40

Ниже приводятся константы стабильности к комплексов меди с сывороточным альбумином и пептидами (по: Pickart, 1983):

Хелатирующий агент Ln к

Сывороточный альбумин 16.2

Gly-His-Lys 16.4

Gly-His 8.7

Gly-Gly-His 7.6

Gly—His—Lys + свободный His 29.0

Представленные данные свидетельствуют о том, что комплекс меди с трипептидом GHK соизмерим по прочности с комплексом меди и сывороточного альбумина (СА). Но самый неожиданный результат этих измерений состоит в том, что добавление свободного гистидина почти в 2 раза увеличи