Биологический каталог




Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)

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

собой упорядоченную структуру, изменение конформации сопряжено с изменением порядка не только в структуре пептида, но и в координированной системе Н-связей водного окружения (см. рис. 4, В — переход а-спиральных конформации в суперспираль). На фоне тепловых флуктуации эти упорядоченные изменения воспринимаются объемной (свободной) водой не как возмущения, а как упорядоченные молекулярные сигналы об изменении конформации пептида. В этом качестве они могут транслироваться через водную среду к другим макромолекулам и клеточным рецепторам.

Предлагаемая упрощенная модель информационного дальнодействия подчеркивает только одну особенность молекулярных сигналов: их трансляция не связана с передачей массы или энергии. Она основана на чередовании обратимых конформационных переходов нативного пептида и связанной с ним воды. Для трансляции сигналов пептида о собственном конформационном состоянии не требуется специального кода, так как они исходно возникают в форме локального изменения и смещения системы водородных связей воды и в этой же форме транслируются и воспринимаются.

Решение конкретной задачи — какая форма сигнала характерна для данного пептида и какую реакцию этот сигнал может вызвать в пептиде-реципиенте — требует предварительного систематического сравнения аминокислотных последовательностей пептидов, выполняющих определенные регуляторные (информационные) функции. Как правило, их активность проявляется на уровне специализированных функциональных систем организма и часто определяется как тканеспецифическая. Этот вопрос мы рассмотрим детальнее в следующем разделе.

58

1.3. Тканеспецифические регуляторные пептиды

Эволюционный переход от одноклеточных организмов к многоклеточным системам и организмам сопровождался разработкой очень сложных механизмов межклеточной коммуникации для согласования поведения всех клеток в пользу общего организма. Возникла система сигнальных эндогенных молекул, главным образом производных аминокислот и пептидов, позволяющая клетке с помощью своей цитоплазматической мембраны и мембранных рецепторов отличать себе подобное клеточное окружение от чужеродного. Эта система межклеточных молекулярных сигналов дает возможность каждой клетке определить свою позицию и координировать с соседями моменты своего деления и апоптоза. Например, дрожжевая клетка существует как индивидуальный организм, но она влияет на пролиферацию сосуществующих с ней дрожжевых клеток. Когда в многоклеточном организме такой локальный «общественный» контроль за делением клеток не работает, начинается злокачественный рост отдельной ткани, гибельный для всего организма.

У млекопитающих различают три вида информационной связи и координации функций органов и тканей: нейронную, эндокринную и паракринную.

Система нейронов контролирует и координирует функции всех органов и поведение организма в целом. Нейроны относятся к семейству электрически возбудимых клеток. Кроме нейронов к этому семейству относятся клетки мускулатуры и эндокринные клетки. При деполяризации клеточной мембраны нейроны генерируют потенциал действия, или нервный импульс, который распространяется по аксону от одного нейрона к другому со скоростью до 100 м/с. Длина аксонов разных нейронов различается, но самая большая может достигать 1 м (Alberts et al., 1994). Причиной деполяризации клеточной мембраны могут быть разные физико-химические факторы, в том числе нейротрансмиттеры пептидного типа.

Эндокринная сигнальная система состоит из специализированных клеток, которые выделяют в русло крови сигнальные молекулы (гормоны), в том числе регуляторные пептиды (РП). Распространяясь с кровотоком по всему организму, гормоны достигают целевых органов и клеток и захватываются их специфическими рецепторами. В среднем константы аффинного связывания гормонов рецепторами

59

превышают значение 108 л/моль, и поэтому гормоны действуют при концентрациях менее чем 10-8 М.

Сигналы паракринной системы регуляции осуществляются с помощью эндогенных молекул (локальных медиаторов), действие которых охватывает только клетки ближайшего окружения. К локальным медиаторам относятся регуляторные вещества разных классов: алармоны, эйкозаноиды и пептиды (Alberts et al., 1994).

Таким образом, каждая клетка многоклеточного организма находится под контролем со стороны координирующих информационных систем всего организма и со стороны ближайшего клеточного окружения. Она не только воспринимает предназначенные ей сигналы, но и может выделять собственные сигнальные молекулы, предназначенные своему окружению. Это аутокринная сигнальная система. Ее сигнальные молекулы не распространяются на дальние расстояния, а воспринимаются соседними клетками или задерживаются межклеточным матриксом (Alberts et al., 1994). Аутокринная система очень важна на этапе завершения развития организма, когда клетки сформированных органов переходят к стадии дифференциации. Когда группа идентичных соседствующих клеток начинает дифференцироваться, аутокринные сигнальные молекулы выделяются ими одновременно, что закрепляет переход клеток и всего органа к новой стадии функционирования (Пальцев, Иванов, 1995).

Многообразие аутокринных систем сигнализации различных органов обеспечивается тканеспецифическими семействами сравнительно коротких регуляторных пептидов. В большинстве случаев они синтезируются в клетке в виде относительно больших пептидов-предшественников, причем в состав предшественника, как правило, входит несколько участков, которые после выщепления приобретают способность регулировать определенные биологические функции. Эта эндогенная регуляция относится к одному из самых древних механизмов саморегуляции живых систем, хотя до настоящего времени она остается недостаточно изученной.

Также до сих пор нерешенной остается проблема взаимосвязи структуры РП и той функции клетки, которую он способен регулировать. Очевидно только одно — эта взаимосвязь очень специфична и исключает случайные вариации в структуре пептида.

Объединение аминокислот в пептидную цепочку на ранних этапах эволюции было, по мнению И. И. Шмальгаузена,

60

Таблица 5

Аминокислотный состав высокомолекулярных протеиноидов, полученных при 60 °С за 150 ч инкубации смесей аминокислот, содержащих избыток лизина или глутаминовои кислоты, % (по: Фокс, Дозе, 1975)

Аминокислота* В системе с избытком Glu и Asp В системе с избытком Lys

Gly 5.9 11.0

Ala 4.4 7.0

Hys 3.9 5.3

Pro 2.0 3.8

Asp 40.3 3.7

Glu 13.0 7.5

Arg 3.9 5.3

Lys 6.0 47.0

* Содержание остальных аминокислот не превышало 2 %. чисто химическим стохастическим процессом (Шмальгау-зен, 1961). В 50—60-х годах, до того как были разработаны методы направленного химического синтеза пептидов, синтетические полипептиды получали поликонденсацией аминокислот в присутствии фосфорной кислоты или полифосфата. Было показано, что полученные таким способом статистические полипептиды (протеиноиды) обнаруживают значительную селективность аминокислот при выборе соседа для образования пептидной связ

страница 16
< 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
(22.09.2019)