Биологический каталог




Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)

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

дованиях было показано, что в хроматине существуют белковые факторы, которые вызывают изменение конформацни ДНК для последующего связывания регуляторных пептидов с промо-терными участками и активации транскрипции генетической информации. Это так называемые архитектурные факторы хроматина (Wolffe, 1994). В связи с тем что взаимодействие пептидов с нуклеиновыми кислотами регулирует состояние ДНК в хроматине и физиологическое состояние клетки, во многих работах было исследовано влияние такого комплексообразвания на подвижность комплексов (Katan-Khaykovich, Shaul, 1998), активность ферментов (Bell et al.,

1997) и физические характеристики макромолекул, такие как стабильность комплексов и изменение температуры плавления двухспиральной цепи (Cattau et al., 1969; Tanatani et al.,

1998) .

Наиболее изученные структурные мотивы пептидных факторов транскрипции состоят из геометрических последовательностей «спираль—изгиб—спираль» и «спираль—петля—спираль» (helix—turn—helix), в которых спиральные участки пептидной цепи развернуты друг относительно друга на 120°. Пептидная цепь, как правило, имеет форму правой спирали, даже если она не имеет ос-спиральной кон-формации. При этом предполагается, что часть пептидной цепи, возможно петля, укладывается в большую канавку ДНК (Harrison, 1991). Двойная спираль ДНК также закручена вправо. Поэтому при контакте этих макромолекул их поверхности могут плотно прилегать друг к другу.

Другим структурным вариантом сайта связывания факторов транскрипции является участок цепи с «лейциновой застежкой» (basic leucine zipper), состоящий из двух основных боковых последовательностей, образующих ос-спираль, который селективно связывается с нуклеотидный октаме-ром 5'ATTTGCAT3'. Очевидно, что при этом гидрофобные группы лейцина взаимодействуют с гидрофобными группами СН3 тимидина (Alberts et al., 1994; Leonard et al., 1997).

Известен также тип пептидных структур «узнавания» специфических сайтов ДНК для инициирования транскрипции, состоящий из а-спирали и (3-складки, связанных ионом

149

цинка и сопряженных с последовательностью аминокислотных остатков С—С и Н—Н. Эта структура связывается с последовательностью нуклеотидов GGG, причем в связывании участвуют остатки аргинина и гистидина (Coleman, 1992).

Однако предлагаемые к настоящему времени модели «узнавания» представляют собой вариации соответствий геометрических структур на поверхности контакта «ДНК-пептид». Пока нет четко установленных соответствий между последовательностью нуклеотидов сайта связывания и аминокислотной последовательностью регуляторного пептида — ФТ (Pabo, Sauer, 1992). Можно только предполагать, что модуляция генетической активности клеток под действием олигопептидов группы цитомединов определяется их сайт-специфическим связыванием с промотерными участками ДНК хроматина (Морозов, Хавинсон, 1985).

Кроме пептидов, связанных с промотерными участками ДНК, известны пептиды, которые контролируют посттранскрипционные процессы с участием вновь синтезированной мРНК. Отмечено, что их аминокислотная последовательность содержит многочисленные повторы дипептидного блока КН (до 15 на молекулу), хотя дополнительных исследований для уточнения, какие именно специфические сайты на цепи мРНК отвечают за связывание этих блоков, не проводилось (Adinolfi et al., 1999).

За последнее десятилетие достигнуты определенные успехи в области исследования молекулярных механизмов, определяющих различия между нормальным и патологическим делением клеток. В разных культурах клеток обнаружено семейство факторов деления, которые действуют подобно убиквитину, но при этом контролируют длину те-ломеров (Tanaka et al., 1999). Теломеры — это концевые структуры ДНК в хромосоме, в основе функционирования которых лежит способность гуанозина образовывать самоассоциаты. Теломеры представляют собой специализированные ДНК-полипептидные комплексы. Они защищают хромосомы от сшивания конец в конец и от действия эндонуклеаз. Некоторые авторы считают, что теломеры могут служить также для узнавания гомологичных хромосом в процессе мейоза. Длина теломеров неодинакова на разных стадиях клеточного цикла и в разных тканях, однако она укорачивается при каждой репликации. Поэтому клетка может делиться только ограниченное число раз. На конце теломеры имеют подвешенный (не спаренный) участок G-обогащен-

150

ной цепи ДНК. На базе этого «хвостика» с участием тело-меразы инициируется синтез второй нити, в результате которого сохраняется длина хромосомы (Ильичева, Флоренть-ев, 1992). Предполагалось, что теломераза, т. е. ДНК-полимераза, участвующая в образовании теломеров, может значительно продлить жизнь клетки, увеличивая число ее нормальных делений. На культуре ткани было показано, что введенная теломераза обладает способностью поддерживать постоянную длину теломерных участков, в результате чего клетки приобретают способность к неограниченному, но не злокачественному размножению. Однако дополнительные эффекты — неполная репликация теломеров и торможение репарации цепей главной последовательности ДНК — вызывают сомнение в том, что только с помощью одной те-ломеразы можно решить проблему продолжительности жизни клетки (Егоров, 1999).

Нормальный жизненный цикл клетки после последнего деления завершается апоптозом — организованной деструкцией клетки. Возможен также некроз — патологическое разрушение и разложение элементов клетки под действием внешних факторов — инфекции, отравления, остановки метаболизма или механического повреждения.

Нормальный апоптоз протекает как упорядоченный процесс под контролем генетической программы. Основным регулятором апоптоза у млекопитающих явялется ген bcl-2, активная экспрессия которого тормозит развитие апоптоза (Хавинсон, Кветной, 2000). Апоптотический процесс начинается в клеточном ядре с характерной конденсации и фрагментации хроматина с последующей фрагментацией ядерной мембраны, так что каждый фрагмент хроматина оказывается упакованным в мембранную оболочку. На протяжении этой фазы плазматическая мембрана не повреждена и в цитоплазме изменений не наблюдается. Затем начинается сегрегация цитоплазмы и внутриклеточных органелл, так что их части оказываются заключенными в мембранные везикулы, и клетка исчезает. Такое саморазрушение не сопровождается выделением токсинов и экономит цитоплазматический материал для дальнейшего использования. По-видимому, оставшиеся от клетки везикулы могут быть поглощены по механизму эндоцитоза популяцией окружающих клеток, в том числе дочерних (Re et al., 1994). В этой последовательности событий заключается принципиальное отличие апоптоза от некроза, при котором компоненты мембраны, ядра и цитоплазмы подвергаются глубокому гидро-

151

лизу, а освобожденные из лизосом ферменты токсически действуют на окружение гибнущей клетки, так что все продукты некроза должны быть удалены из организма (Куций и др., 1999). При некрозе возможна не только гибель клетки, но и гибель целого органа или организма. Возрастная инволюция ключевых органов и тканей приводит к нарушению к

страница 43
< 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
(15.09.2019)