Биологический каталог




Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)

Автор Л.К.Шатаева, В.Х.Хавинсон, И.Ю.Ряднова

тезе аналогов природных гормонов (соматостатина и глюкагона) с повышенной специфической активностью (Rivier et al., 1978).

Особенностью скрученных а-спиральных участков (суперспиралей) является их способность укладываться несимметричными жгутами, как это показано на рис. 4, В. При этом гидрофобные ребра спиралей могут быть ориентированы внутрь жгута и плотно прилегать друг к другу — это одна конформация. При изменении взаимодействий на гидрофильных ребрах суперспирали гидрофобные ребра меняют ориентацию, а внутренняя часть жгута образует гидрофильный канал (Alberts et al., 1994). В следующей главе мы еще вернемся к пептидным суперспиралям при рассмотрении структур мембранных рецепторов.

Сегрегация гидрофильных и гидрофобных групп на разных гранях семигранной пептидной спирали сообщает молекуле дополнительные функциональные свойства (Zhou et al., 1992). Гидрофобные группы, расположенные на одном ребре семигранника, могут составить опознавательную детерминанту при взаимодействии с другими пептидами, имеющими гидрофобные участки (Immunostimulants, 1987). А

51

Таблица 4

Аминокислотные последовательности детерминантных участков пептидных антигенов (по: Норр, Woods, 1981)

Белковый антиген Детермииантный участок пептидной иепи

Гемагглютинин чумы а-Цепь холеротоксина Энтеротоксин Е. coli N-протеин стрептококков Человеческий интерферон-1 Человеческий интерферон-II -E-R-R-E-G-D- -E-A-K-V-E-K- -E-R-M-K-D-T- -R-K.-A-D-L-E-K- -E-E-K-L-E-K-E-D- -E-R-L-R-R-K-E-

гидрофильные, в частности ионогенные, боковые группы, расположенные последовательно по периметру сечения семигранника с определенным чередованием положительно и отрицательно заряженных групп, являются детерминантны-ми участками связывания многих высокомолекулярных антигенов.

В табл. 4 представлены аминокислотные последовательности гидрофильных эпитопов нескольких антигенов (Норр, Woods, 1981). Интересно отметить чередование положительно и отрицательно заряженных боковых групп вдоль этих цепей, что повышает энергетическую выгодность их расположения на общем ребре в свернутой спирали.

Обращает на себя внимание определенное качественное сходство детерминантных участков некоторых микробных антигенов с участками полипептидной цепи тимусных пептидов, отвечающих за иммунитет организма. По локальной плотности положительно и отрицательно заряженных боковых групп и по последовательности их чередования (повторение блоков КЕ и ЕК) эти пептиды очень похожи (см. табл. III Приложения).

Определенное сходство наблюдается между тимопенти-ном и детерминантом гемагглютинина чумы, а также между детерминантом холеротоксина и интерфероном. Можно предполагать, что в результате длительного эволюционного процесса возбудители особо опасных инфекций включили в состав своих антигенных детерминантов (эпитопов) пептидные участки, имитирующие аминокислотные последовательности пептидов иммунной системы человека.

Кроме процессов узнавания в системе «антиген—антитело» определенный порядок чередования положительно и отри-

52

цательно заряженных боковых групп очень важен для облегчения трансмембранного переноса полипептидной цепи. При статистическом анализе чередования Lys и Asp, Arg и Glu в структуре ряда секретируемых клеткой белков была обнаружена устойчивая тенденция этих остатков располагаться друг от друга на расстоянии четырех аминокислотных остатков (Heijne, 1980), что создает возможность локальной внутримолекулярной нейтрализации электростатических зарядов при свертывании пептида в амфифильную суперспираль.

Особое свойство амфифильной пептидной суперспирали как матрицы для нерибосомального пептидного синтеза было продемонстрировано в работе Ли с соавторами (Lee et al., 1996). Авторы экспериментально доказали, что скрученная пептидная цепь из 32 аминокислотных остатков с определенной последовательностью, образующая семигранник с двумя гидрофобными ребрами, обладает способностью к автокаталитической саморепликации, т. е. тем свойством макромолекулы, которое до последнего времени было обнаружено только у нуклеиновых кислот. В работе был использован метод автокаталитического синтеза пептидной связи на пептидной матрице. Образование пептидной связи между двумя олигопептидными фрагментами было организовано путем конденсации пептидных тиоэфиров (метод Кента) (Dawson et al., 1994). Реакционная смесь состояла из равных количеств электрофильных и нуклеофильных пептидных фрагментов в присутствии минорного количества целевого пептида — матрицы. Автокаталитический характер использованной реакции был подтвержден линейной зависимостью между начальной концентрацией матричных молекул и скоростью синтеза. Реакция оказалась весьма структурно- и хемоспецифической.

Известно, что реакции поликонденсации пептидных тиоэфиров протекают в клетках бактерий и низших эукариот при синтезе пептидов (в частности, пептидных антибиотиков) с участием специфических пептидных синтетаз. Подобный нерибосомальный синтез олигопептидов считается самым эволюционно древним способом пептидной самозащиты, поскольку такие пептиды содержат некодируемые D-аминокислоты и проявляют повышенное сродство к фос-фолипидным структурам клеточных мембран. Именно эти свойства позволяют им активно участвовать в нарушении мембранной проницаемости и проявлять антибиотический эффект по отношению к клеткам-конкурентам (Biotechnology of antibiotics, 1997).

53

В физиологических условиях конформации отдельных участков пептидной цепи могут меняться в результате подвижности боковых групп в пространстве при сохранении неизменного порядка вдоль цепи, однако эти изменения обратимы. Как показывают спектроскопические методы, каждая конформация имеет набор собственных характеристических колебаний. При возникновении нефизиологических условий конформация достаточно длинного полипептида может измениться до статистического клубка — без разрыва пептидных связей, но с потерей биологической активности. Этот конформационный переход называется денатурацией. При этом спектральные характеристики макромолекулы теряют определенность, а конформационная энтропия клубка достигает максимума.

В ряде случаев возвращение к физиологическим условиям позволяет полипептиду снова вернуться к нативной конформации, особенно если она стабилизирована внутрицеп-ными S—S-связями. Однако такая ренатурация возможна только для одноцепочечных пептидов. Например, молекула инсулина, состоящая из двух пептидных цепей, связанных S—S-мостиками, после разрушения этих мостиков и денатурации не может вернуться к нативной конформации. Это определяется особенностями синтеза инсулина. Нативная конформация инсулина возникает в результате гидролиза проинсулина. Как показано на рис. 5, проинсулин синтезируется как одна пептидная цепь, содержащая на концах два участка: А- и В-цепи будущего инсулина с шестью свободными цистеиновыми группами в их составе. Средний участок проинсулина (С; см. рис. 5) принимает такую конформацию, при которой устанавливается определенная система S—S-связей между концевыми участками цепи. После выщеплени

страница 14
< 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

Скачать книгу "Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)" (1.73Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(17.09.2019)