Биологический каталог




Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)

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

опровождается ионотропным ответом миокарда. Таким образом, действие ростового фактора сводится к временному повышению активности ряда гидролаз и изменению заряда и потенциала плазматической мембраны из-за гидролиза фосфолипидов (Tappia et al., 1999).

Эти наблюдения подтверждают данные о значительной роли фосфолипидов в саморегуляции клетки, так как они являются предшественниками молекул-мессенджеров (диа-цилглицерина, фосфатидовой кислоты, церамидов), действующих как на поверхности клетки, так и в цитозоле, активируя систему G-протеина и последующих реакций (Morris, 1999).

Среди регуляторных ферментных реакций, модифицирующих фосфолипиды мембраны, отмечены не только гидролиз, но и фосфорилирование инозина GMP-зависимой ки-назой, связанной с тропонином Т (Yuasa et al., 1999). Известно, что «головка» фосфатидилинозина может связывать до трех групп фосфата, что резко повышает локальную плотность отрицательных зарядов. Изменение распределения зарядов на мозаичной поверхности плазматической мембраны само по себе может быть сигналом, передавае-

127

мым мембраной внутрь клетки или соседним клеткам в местах плотного контакта.

Необходимо отметить важную роль сиаловой кислоты, которая является концевым звеном гликозидной части многих мембранных рецепторов и детерминант и имеет постоянный отрицательный заряд. Кроме того, она входит в состав гликосфинголипидов плазматической мембраны нейронов и синаптической мембраны и принимает участие в процессе выделения нейротрансмиттеров. Процесс возбуждения мозга также происходит с участием сиаловых кислот. Целый ряд возрастных патологий мозга, в том числе болезнь Альцгеймера (БА), сопровождается общим снижением уровня сиалсодержащих гаиглиозидов и цереброзидов (Reutter et al., 1982).

Для объяснения особенностей воздействия нейропептидов и ядов на тучные клетки кишечника, в результате которого высвобождается гистамин, была предложена модель безрецепторной активации системы G-белка (Mousli et al., 1990). Было отмечено, что активность исследованных амфифильных пептидов и нейротоксинов (все они имеют блоки щелочных аминокислотных остатков) подавлялась низкими концентрациями кальция, гидрофобными четвертичными аминами и не проявлялась, если клетки были предварительно десиализированы нейраминидазой. Все это свидетельствует об участии отрицательно заряженных групп на поверхности тучных клеток в связывании регуляторных пептидов.

Как уже указывалось, для сохранения нативной структуры и активности мембранных белков необходимо присутствие мембранных фосфолипидов. Поэтому вещества, изменяющие состав и свойства фосфолипидного бислоя, тем самым влияют на функциональные свойства мембранных белков. Например, локально действующие анестетики разрушают структуру липидного бислоя, что приводит к нарушению функций натриевых каналов. По-видимому, опио-идные пептиды могут аналогично действовать на клеточную мембрану.

В известной мере эти факты уравнивают возможности мембранных пептидных рецепторов и фосфолипидов селективно воспринимать изменения внешней среды, соответственно менять собственную конформацию и передавать информацию об этом не только внутрь клетки, но и соседним клеткам по системе контактов бислойных клеточных мембран. Поэтому в настоящее время^ интенсивно развиваются флуоресцентные и колориметрические методы исследования

128

в

ooto о»о»

оо»о

оооо

• ООО

оо»о

• ООО

о»о»

оооо

• о»о

ООО

о»о

ООО

• о*

ООО

о»о

ООО

о»о

ООО

о»о

• оо оо»

• оо

ООО

о»о о о •

• оо

ООО 0»О

• оо

о»оо

ООО*

о»оо

• ООО

оо*о

ООО»

• ООО ООО» 0»ОО ООО»

оо»

ООО ООО ООО

оооо

оо

ООО ОООО ООООО ООООО ООООО

ЖОО оо

оооооо оооооо

ООООО ООО ООО ОООООО

оооооо оооооо оооооо оооооо

/ \J \J \-f

)Oj4

Рис. 10. Зависимость связывания пентализина с поверхностью фосфолипидной мембраны от содержания в ней фосфатидилсерина (А) и переход от равномерного распределения фосфатидилсерина (Б) к кластерам пен-тализин—фосфатидилсерин (В).

межмолекулярных взаимодействий регуляторных пептидов с фосфолипидными мембранами (Добрецов, 1989; Kolusheva et al., 2000).

Относительно недавно было исследовано взаимодействие щелочного олигопептида (пентализина) с модельной фосфолипидной (ФХ/ФС) мембраной при разных концентрациях кислого фосфатидилсерина в ее составе (Denisov et al., 1998), как показано на рис. 10. Нелинейный характер графика определяется изменением самоассоциации заряженных групп ФС на поверхности мембраны и кооперативным эффектом при адсорбции пептида. Если при отсутствии пептида отрицательно заряженные группы фосфатидилсерина равномерно распределены по поверхности из-за взаимного отталкивания, то сорбция положительно заряженного олигопептида собирает их в кластеры, нарушая равномерное распределение по поверхности. При малых концентрациях

5 Зак. №3913

129

фосфатидилсерина это нарушение невелико (начальный участок), но при увеличении концентрации повышается селективность связывания олигопептида. Очевидно, что при этом в области кластеров меняется и локальная поляризация мембраны.

При установлении межмолекулярных связей «пептид-полярный слой фосфолипидов» соблюдается полярная (заряд—заряд) комплементарность участников, не характерная для специфических взаимодействий пептидных цепей друг с другом.

При исследовании связывания более высокомолекулярных пептидов с липосомами, содержащими фосфатидилгли-церин, было показано, что цитохром С и щелочной полипептид гистон HI конкурируют за связывание с фосфолипидной мембраной, а полилизин К19 наиболее прочно связывается с кислыми фосфолипидами (Rytomaa, Kinnunen, 1996).

Жидкокристаллическая структура мембраны позволяет индивидуальным фосфолипидам свободно двигаться в слое и выстраиваться в форму, комплементарно соответствующую распределению зарядов регуляторного пептида. Рабочая гипотеза заключается в том, что в некоторых случаях регуляторному пептиду нет необходимости проникать в клетку, так как ему достаточно перестроить и фиксировать комплементарный по зарядам фосфолипидный кластер на поверхности двойного слоя мембраны. А поскольку фосфолипидный состав клеточных мембран разных тканей существенно различается (см. табл. 10), то и структура регуляторного пептида должна быть тканеспецифичной.

Следует отметить, что независимо от механизма воздействия лиганда на мембрану связывание пептидов с рецепторами или с группами фосфолипидов, вызывающее изменение свойств мембраны, описывается одинаковыми уравнениями. Простейший случай взаимосвязи концентрации пептида (С) и отклика системы на полученный сигнал (R) можно представить кооперативной изотермой:

где Rmax — максимальный отклик, соответствующий насыщению рецептора; К — константа связывания; п — параметр кооперативное™.

R.

max

130

При таком подходе клеточные рецепторы до некоторой степени уподобляются ферментам, а лиганды — субстратам, поскольку их соединение влечет за собой определенную реакцию, т. е. отклик (Волькенштейн, 1981). Для случая, когда кооперативность отсутствует, т. е. п = 1,

страница 37
< 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
(24.10.2019)