Биологический каталог




Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)

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

новременно с другими гормонами. В его структуре содержатся блоки из двух аминокислотных остатков со щелочными боковыми группами (R—R, R—К, К—R и К—К), которые специфически гидролизуются внутриклеточными эндопептидазами. В результате образуются собственно регуляторные НП: па-растатин, панкреастатин и вазостатин, которые ингибируют выделение катехоламинов, а вазостатин, кроме того, снижает сосудистое давление. Другие РП, получаемые в результате специфического гидролиза протахокинина и проопиомеланокортина, до особого сигнала сохраняются упакованными

64

в нейросекреторных гранулах в пресинаптических окончаний нейронов. Процесс их выделения осуществляется, по-видимому, в форме обычного экзоцитоза после получения электросекреторного или химического сигнала с внешней стороны мембраны, в частности от мембранного рецептора.

Представленные в табл. I Приложения структуры НП различаются молекулярными размерами: число аминокислотных остатков в молекуле меняется от 3 (тиролиберин) до 44 (соматолиберин). В работе И. П. Ашмарина и М. А. Каменской (1988) представлены данные о продолжительности существования НП в плазме и спинномозговой жидкости, которые показывают, что малые пептиды из 3—8 аминокислотных остатков имеют время полураспада 1—2 мин, хотя тиролиберин в различных тканях остается активным до 1 ч. Более длинные пептиды сохраняют эффективность в течение нескольких часов.

На устойчивость пептида в клеточной среде влияет в первую очередь природа первой, N-концевой, аминокислоты. Метионин, аланин, серии, треонин, валин, глицин, цис-теин и пролин защищают пептиды от гидролиза. Остальные 12 аминокислот, оказавшись на N-конце, вызывают про-теолитическую атаку (Alberts et al., 1994). Таким образом, НП проявляют более продолжительное действие по сравнению с обычными нейромедиаторами (ацетилхолином, ги-стамином, серотонином и ГАМК), которые активны в течение Ю-2—1 с. В ряде случаев пептиды, выделенные во внешнюю гуморальную среду (кровь, лимфу, тканевую жидкость), подвергаются гидролизу под действием пептидаз. Примером может служить каскадный гидролиз (рис. 6, А) предшественника брадикинина сериновыми протеиназами семейства калликреинов (Марголис, Бьюсе, 1983).

Сравнение структур эндорфина и энкефалинов позволяет предположить, что аналогичный поэтапный гидролиз осуществляется и в группе опиоидов.

Структурную взаимосвязь между различными НП, происходящими от одного предшественника, можно проследить на примере гормонов гипофиза. Часть из них содержит одинаковое гептапептидное ядро, которое обведено рамкой в аминокислотной последовательности а-меланотропина — меланоцитстимулирующего гормона (рис. 6, Б).

В кортикотропине '(АКТГ) присутствует не только указанный гептапептид, но и целиком вся последовательность аминокислот а-меланотропина (сравним две последние

3 Зак. № 3913

65

А

•Мет-Лиз-Брадикинин

Калликреин

I Брадикинин-

—Ser—Lei>-Metr-Lys—Arg—Pro—Pro—Gly—Plie—Ser—Pro—Plie—Arg-j-Ser—Val—

\ \ 4---Калликреин плазмы------' ' /I

- -Железистый калликреин-

ч

ч

---Уропепсин----

Б

AcSer-Tyr-SerjMet-Glu-His-Phe-Arg-Trp-GlyJLys-Pro-ValNH

Рис. 6. Последовательный протеолиз участка цепи плазменного глобулина кининогена специфическими гидролазами (А) и аминокислотная последовательность ct-меланотропина (Б).

строчки в табл. I Приложения). Такое же ядро обнаруживается в гипофизарных (J- и у-липотропинах (91 и 56 аминокислотных остатков соответственно), которые стимулируют реакции гидролиза липидов в жировых тканях. Эти гормоны, как и АКТГ, относятся к семейству гипофизарных гормонов, предшественником которых является про-опиомеланокортин — прогормон из 241 аминокислотного остатка. Фактически липотропная активность собственно липотропинов не выше, чем у АКТГ и меланотропина, и до сих пор неясно, имеют ли они какую-либо собственную специфическую физиологическую активность, но оба ли-потропина присутствуют в плазме людей.

Данные о полифункциональности кортикотропина дополняются информацией о том, что пептидные участки его цепи 4—7 и 4—10 стимулируют внимание и обучение (Пономарева-Степная и др., 1984), а синтетический пептид Се-макс, созданный на основе последовательности АКТГ (4— 10) путем замены последних трех аминокислот для защиты от ферментного гидролиза, является стимулятором обучения пролонгированного действия и рекомендован для клинического применения (Гомазков, 1997):

66

Met-Glu-His-Phe—Pro-Gly—Pro.

С одной стороны, наличие общего гептапептидного ядра в структуре гипофизарных гормонов указывает на эволюционную взаимосвязь гормонов этой группы. С другой стороны, структурная организация этих гормонов и последовательное изменение функций по мере гидролитического отщепления определенного числа аминокислотных остатков позволяют увидеть, как экономно построены эти пептидные регуляторы. В том же кортикотропине часть аминокислотной цепи (остатки 7—38) способна ингибировать синтез корти-костероидов — один из главных процессов, для стимуляции которого предназначена целая молекула кортикотропина. Этот пептид также был выделен из гипофиза и назван кор-тикотропин-ингибирующим пептидом:

SYSMEH-FRWGKPVGKKRRPVKVYPNGAGAEDESAEAPPLEF

Кортикотропин и его ингибитор CIP

Аналогичная зависимость наблюдается в структуре (J-эн-дорфина. Часть пептидной цепи (остатки 6—31) была синтезирована и проявила ингибирующее действие на анальгезию, вызываемую (J-эндорфином (Choh Нао Li, 1984). Соответственно этот пептид был назван р-эндорфин-ингибирующим пептидом, ниже на схеме показано его строение:

YGGFM-TSEKSQTPLVTLFKNAIIKNAYKKGE

Р-эндорфин и его ингибитор EIP

Однако не всегда фрагменты НП, оставшиеся после гидролиза целой молекулы, ингибируют действие исходного пептида. Фрагмент галанина 1—15 оказывает потенцирующее влияние на активность исходного пептида, за счет того что повышает чувствительность селективных к нему рецепторов в гиппокампе.

Общность принципов построения пептидных регуляторов наблюдается не только при буквальной гомологичное™ структур, но и при сходстве «структурных мотивов». Это особенно важно при анализе регулирующих функций пептидов различных групп, например нейропептидов и гормонов пищеварительного тракта. Ниже представлено сравне-

67

ние структур меланостатина (MS) — нейропептида, содержащегося в мозге, надпочечниках и сердце, кишечного пептида, ингибирующего экзокринную секрецию поджелудочной железы (YY) и панкреатического пептида (РР), регулирующего пищеварение и стимулирующего функции поджелудочной железы (Oxford Dictionary..., 1967):

MS: YPSKPDNPGEDAPAEDMARYYSALRHYINLITRQRY-nh2

YY: YPIKPEAPGEDASPEELNRYYASLRHYLNLVTRQRY-NH2

РР: APLFPVYPGDNATPEQMAQYAADLRRYINMLTRPPY-NH2

Очевидно, что представленные структуры гомологичны друг другу, но проявляют при этом различные активности. Не только удаление части полипептидной цепи, но и замена одного аминокислотного остатка другим в пределах определенной аминокислотной последовательности может привести к изменению смысла сигнала на противоположный: в частности, ингибирующий сигнал

страница 18
< 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
(13.11.2019)