Диссертация (1145903), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Важнуюроль во взаимодействии ЛОГ с мембраной-мишенью играют ионы Са2+ (Radmark et al., 2015).Для катилитической активности 5-ЛОГ необходим вспомогательный фактор - белок FLAP(5(five)-lipoxygenase associated protein; белок, ассоциированный с 5-ЛОГ), который, вероятно,способствует перемещению АК в активный центр фермента (Radmark et al., 2015).Конечными продуктами липоксигеназного пути окисления АК являются различныебиологически активные липидные медиаторы, в том числе, лейкоториены, липоксины,гепоксилины, эоксины, резолвины, протектины и т.д. (Kuhn et al., 2015). ЛОГ выполняютнесколько функций и катализируют несколько типов ферментативных реакций.1.
Пероксидазная активность. ЛОГ могут восстанавливать гидропероксипроизводныеАК до моногидроксиэйкозатетраеновых кислот (ГЭТЕК) (Lapetina, 1990; Крутецкая и др., 2003).Так, в тромбоцитах человека основными метаболитами 12-ЛОГ являются медиаторывоспаления 12-ГПЭТЕК и 12-ГЭТЕК, которые стимулируют активность нейтрофилов (Nozawaet al., 1991). 5-ГЕТЕК стимулирует антимикробную активность макрофагов за счёт активацииНАДФН-оксидаз и продукции активных форм кислорода (Serezani et al., 2005).2. Лейкотриен-синтазная активность.
Наибольшее значение имеет окисление АК сучастием 5-ЛОГ, основными продуктами которой являются лейкотриены (ЛТ) (Lapetina, 1990;Radmark et al., 2015). 5-ЛОГ катализирует включение одной молекулы кислорода при пятоматоме углерода в АК с образованием промежуточного продукта 5-ГПЭТЕК, из которой затемобразуетсялейкотриенобразованиемА4лейкотриена(ЛТ-А4).В4Лейкотриен-А4-гидролаза(ЛТ-В4).Ферментгидролизуетлейкотриен-С4-синтазаЛТ-А4скатализируетприсоединение глутатиона к ЛТ-А4 с образованием лейкотриена С4 (ЛТ-С4) (Lapetina, 1990;Radmark et al., 2015). Под действием γ-глутамил-трансферазы от ЛТ-С4 отщепляется Lглутаминовая кислота и образуется лейкотриен D4 (ЛТ-D4), который при отщеплении L-глицинамембранно-связанными дипептидазами переходит в лейкотриен Е4 (ЛТ-E4).
Присоединение L-48глутамата к ЛТ-Е4 приводит к образованию лейкотриена F4 (ЛТ-F4). ЛТ-С4, ЛТ-D4, ЛТ-Е4 и ЛТF4 называют пептидолейкотриенами или цистеинил-лейкотриенами (Lapetina, 1990; Radmark etal., 2015).Рис. 17. Структура 5-липоксигеназы (по Radmark et al., 2015)Модель 5-липоксигеназы человека на основе кристаллической структуры,представленной в Базе данных о белках (Protein Data Bank, PDB). Молекула включает Nтерминальный С2-подобный домен (серый) и С-терминальный каталитический домен (зелёный)с железом (iron, красный) в активном центре. Атом железа образует 6 координационных связейс молекулой воды и 5 аминокислотами: His372, His550, Asn554 и вариабельной С-концевойаминокислотой.
N-Терминальный домен имеет стурктуру «β-сэндвич» (β Sandwich) и содержитпетли, связывающие различные лиганды. На рисунке выделены также участкифосфорилирования: остатки серина (синий), остатки тирозина (голубой), - а такжеаминокислотные остатки, связывающие ионы Са2+ (фиолетовый) и пептидные участки,связывающие аналог АТФ 2-азидо-АТФ (оранжевый).ЛТ являются аутокринными и паракринными факторами, которые могут запускатьбыстрые процессы в клетке, воздействуя на рецепторы, связанные с гетеротримерными Gбелками.
Например, BLT1/2 - специфические рецепторы для ЛТ-В4, участвующие в миграции и49активации полиморфно-ядерных нейтрофилов (Scott et al., 2004; Serezani et al., 2005), аCysLT1/2 - специфические рецепторы для цистеинил-лейкотриенов (Serezani et al., 2005). ТакжеЛТ способны запускать более медленные процессы, влияя на экспрессию генов (Radmark et al,2015).ЛТ – это одни из ключевых медиаторов воспалительных и аллергических реакций,которые синтезируются в нейтрофилах, эозинофилах, а также в тучных клетках и макрофагах(Lapetina, 1990).
ЛТ-В4 является мощным хематтрактантом для полиморфно-ядерныхнейтрофилов, а также стимулирует их фагоцитарную активность, опосредованную Fcрецепторами или рецептором комплемента (Mancuso et al., 2001). Цистеинил-ЛТ (ЛТ-С4, ЛТ-D4,ЛТ-Е4) вызывают сокращение гладких мышц сосудов и бронхов и повышают проницаемостьсосудов микроциркуляторного русла (Lewis et al., 1990).
Показано, что ЛТ играютзначительную роль в патогенезе бронхиальной астмы (Машковский, 2005). Также былопоказано, что ЛТ-В4, ЛТ-С4, ЛТ-D4 стимулируют антимикробную активность альвеолярныхмакрофагов: они играют важную роль в активации НАДФН-оксидазы, которая продуцируетактивные формы кислорода (Н2О2, О2¯) (Serezani et al., 2005).3.
Липоксин-синтазная активность. Липоксины образуются в результате совместногодействия на АК 5- и 15-ЛОГ и представляют собой полигидроксилированные тетраены сконъюгированными двойными связями (Kuhn, O’Donnell, 2006). Биосинтез липоксинов носиткомплексный характер и может включать межклеточный обмен промежуточными продуктами.Установлено, что липоксины являются мощными противовоспалительными медиаторами (Kuhnet al., 2015).4. Гепоксилин-синтазная активность. Гепоксилины (например, гепоксилин А3) –семейство эпоксигидроксиэйкозаноидов, синтезируемых при совместном участии 12-ЛОГ игепоксилин-синтазы (Kuhn, O’Donnell, 2006).
Активность этих соединений связывают своспалением, внутриклеточным транспортом К+ и Са2+, а также с регуляцией секрецииинсулина (Pace-Asciak, 2009).2.2.2.3. Эпоксигеназный путь метаболизма арахидоновой кислотыТретий путь метаболизма АК связан с НАДФН-зависимой системой монооксигеназногоокисления, которая локализована у млекопитающих в мембранах ЭР, а в некоторых тканях(например, в клетках коры надпочечников) – и в мембранах митохондрий (Needleman et al.,1986; Capdevilla et al., 1992; Крутецкая, Лебедев, 1993).
Система монооксигеназного окисленияобладает низкой субстратной специфичностью, и поэтому в ней происходит метаболизм50разнообразныхлипофильныхсубстратов:стероидныхгормонов,холестерина,жирорастворимых витаминов, ПГ, жирных кислот, а также различных ксенобиотиков(гидрофобных лекарств, ядов) (Крутецкая, Лебедев, 1993; Needleman et al., 1986).Основными компонентами этой системы являются монооксигеназы, относящиеся ксуперсемейству цитохромов Р450 (57 кДа) (cytochromes P450, CYPs) (Needleman et al., 1986;Panigrahy et al., 2010). Цитохромы Р450 встречаются у представителей всех царств живыхорганизмов.
В клетках мыши идентифицировано около 102 генов, кодирующих различныецитохромы Р450, в клетках человека – 57 функциональных генов (Panigrahy et al., 2010).Цитохромы Р450 из ЭР состоят из N-концевого домена, обращённого в просвет ЭР, 1-2трансмембранныхсегментов,ибольшогоС-терминальногокаталитическогодомена,содержащего гем, на цитоплазматической стороне мембраны ЭР (Needleman et al., 1986).В эпоксигеназном пути метаболизма АК участвуют две группы цитохромов Р450: ωгидроксилазы и собственно эпоксигеназы (Panigrahy et al., 2010).
ω-Гидроксилазы относятся ксемействам цитохромов CYP4A и CYP4F и окисляют АК до гидроксиэйкозатетраеновых кислот(ГЭТЕК): 7-, 10-, 12-, 13-, 15-, 16-, 17-, 18-, 19-, 20-ГЭТЕК. Основным метаболитом является 20ГЭТЕК – медиатор воспаления, характеризующийся вазоконстрикторным эффектом (Panigrahyet al., 2010). Было установлено, что 20-ГЭТЕК активирует траскрипционный фактор NF-κВ истимулирует образование воспалительных цитокинов (например, интерлейкинов-4, 8, 13, ПГЕ2) в клетках эндотелия кровеносных сосудов (Ishizuka et al., 2008). Кроме того, 20-ГЭТЕКстимулирует пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток (Panigrahy et al., 2010).Собственно эпоксигеназы являются представителями семейства CYP2C и окисляют АК собразованием эпоксиэйкозатриеновых кислот (ЭЭТЕК), которые, напротив, оказываютсосудорасширяющее действие (Panigrahy et al., 2010).
ЭЭТЕК далее метаболизируются сучастием растворимых эпоксидгидралаз до менее активных дигидроксиэйкозатриеновых кислот(Panigrahy et al., 2010).Продукты эпоксигеназ характеризуются различными физиологическими эффектами.Так, 5,6-ЭЭТЕК в клетках гипофиза усиливает секрецию лютеинизирующего гормона, вгипоталамусе стимулирует выработку соматостатина, в почках ингибирует поглощение Na+ исекрецию К+ (Needleman et al., 1986). В поджелудочной железе различные ЭЭТЕК стимулируютсекрецию инсулина и глюкагона (Needleman et al., 1986).Продукты эпоксигеназного пути окисления АК играют важную роль в регуляциипочечного кровотока (Wang et al., 2005).
Эти медиаторы образуются в сосудистых клубочкахпочки в ответ на воздействие брадикинина и оказывают противоположное воздействие накровеносные сосуды: 20-ГЭТЕК сужает, а эпоксиэйкозатриеновые кислоты – наоборот,расширяют почечные артериолы (Wang et al., 2005).51Также показано, что окисление свободной АК по эпоксигеназному пути имеет большоезначение для предотвращения апоптоза в эпителиальных клетках (Chen et al., 2001). Во-первых,избыточное количество свободной АК приводит к активации нейтральной сфингомиелиназыпути и продукции проапоптотического церамида.
Цитохром-Р450 окисляет избыточную АК и,таким образом, препятствует запуску апоптоза (Chen et al., 2001). Во-вторых, 14,15-ЭЭТЕКявляется мощным ингибитором апоптоза, запускаемого Н2О2, этопозидом или АК. Показано,что данный эффект опосредован активацией фосфатидилинозитол-3-киназы и Akt-киназы (Chenet al., 2001).2.2.3. Ингибиторы каскада метаболизма арахидоновой кислотыФерменты, принимающие участие в метаболизме АК, являются мишенями действияширокого спектра природных и синтетических фармакологических агентов. Такие соединенияявляются важным инструментом для исследования роли самой АК и продуктов еёферментативного окисления в процессах внутриклеточной сигнализации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
