Диссертация (1154746), страница 5
Текст из файла (страница 5)
У млекопитающих, активныйкатепсин D – это димерный белок, составленной из легкой полипептиднойцепи (14 кДа) и тяжелой (на 31 кДа), которая может быть отделенаденатурацией додецилсельфатом в присутствии восстанавливающего агента[174].Катепсин D, как правило, представлен множеством различных форм,количество которыхпо некоторым данным достигает 12. Танг и соавт.предполагают, что их существование обуславливается комплексом причин:28а) вариабельностью тяжелой цепи фермента - звено 228 может заниматьлибо лизин, либо серин, а звено 241- остатки глутаминаили глицина;б) разнообразием олигосахаридных остатков, связанных с 70-м остаткомаспарагина.Предшественник, обнаруженный в микросомальной фракции, являетсявысокомолекулярным полипептидом и представлять собой агрегированнуюформу катепсина D.
Тем не менее, пик активности фермента с молекулярноймассой около 110000 был найден в конечном супернатанте тканей головногомозга крыс после гипотермирования. Данное явление может быть вызванокак переходом катепсина D в растворимую форму в условиях охлаждения,из-за разрушения лизосомных мембран, так, возможно и активацией всехизоферментных систем [285].Основная гипотеза о роли катепсина D в клетках состоит в том, чтофермент является стартовым звеном в каскаде процессов, приводящих краспаду белков.
Фундаментальное участие катепсина D это деградация всехвнутриклеточных и интернализованных полипептидных молекул. Наиболеевероятным представляется, что данная протеаза принимает участие впроцессинге антигена и протеолитической генерации ряда пептидныхгормонов.Значимостьифизиологическаярольэндосомальныхпептидгидролаз определяется их вкладом в распад разнообразного спектраспецифическихучаствоватьантигенов,вбелковыхмолекулэндосомальномпептидныхивнутригидролизебелковыхвезикул.Ферментиммунологическигормонов,пептидныхможетважныхтоксинов.Отмечается изменение синтеза и секреции клетками катепсина D призлокачественном перерождении.291.3.
Роль пептидолгидролаз в обмене регуляторных белков ипептидов1.3.1. Общая характеристика регуляторных пептидовБиологически активные пептиды были выявлены у большинствапредставителейразличныхэволюционныхрядов,начинаяоткишечнополостных и моллюсков и заканчивая человеком [86, 113, 266].Единая классификация регуляторных пептидов отсутствует, однако всеммолекулам данного типа присуще наличие таких свойств как: относительнокороткаяхимическаяструктура,характерная,преимущественно,дляолигопептидов [79, 113, 43, 2], с количеством аминокислотных остатков 5-52;формирование в процессе поэтапного гидролиза пептида-предшественника[191, 193, 238, 270, 292, 35, 249, 202], обширный спектр физиологическогодействия [58, 3, 56, 53, 54, 69, 44, 4].Несмотря на то, что у данного семейства веществ наблюдается явновыраженнаяполифункциональностьдействияиотсутствуютстрогиезакономерности в строении, существующие известные классификациирегуляторных пептидов базируются на классических принципах структурнофункционального подхода [43, 2, 183, 269, 221].
В связи с этим пептидыможно объединить в следующие группы:пептидные гормоны;опиоидные пептиды;тахикинины;иммуномодулирующие пептиды.вазоактивные пептиды;пептиды нервной системы;пептиды мозга и кишечника.Результаты сравнительного анализа дают возможность сделать вывод,что реализация основной функции большинства регуляторных пептидов30происходит при непосредственном участии ЦНС [101, 79, 84, 85, 90, 92, 116,119, 42].
Главную роль в процессе регуляции центральных процессов играютопиоидные пептиды(орфанины,энкефалины,динорфины),мозговойнатрийуретический пептид, нейропептид Y, вещество Р и сравнительноновый класс пептидов - орексины А и В. Тем не менее, все регуляторныепептиды, как прямо, так и опосредованно, участвуют также в регуляциифункций роста и дифференцировки клеток.1.3.2. Регуляторные белкиРегуляторные белки представляют собой полипептиды, состоящие изнескольких десятков (до 200) аминокислотных остатков и звеньевуглеводной природы.
Данный класс регуляторных молекул условно можноразделить на две группы: гормональные белки и нейротрофические иростовые факторы. За счет участия нейротрофических и ростовых факторов,цитокинов и гормонов в процессе регуляции практически всех функцийорганизмаобеспечиваетсянормальнаямежклеточнаякоммуникация.Регуляторные белковые молекулы являются одним из неотъемлемыхкомпонентов пептидергической системы, выполняют функции гормонов инейромодуляторов, а также способствуют межнейрональной передачеинформации,посколькудействуютподобнонейромедиаторамисопутствующим медиаторам [140, 156, 168, 199, 229].1.3.2.1.
Гормоны белковой природыГруппа гормонов белковой природы по своим функциональнымсвойствам схожа с группой пептидных гормонов. Между ними наблюдаютсялишь структурные отличия. Они представлены сложными полипептидами,которые состоят из пептидных цепей и углеводных групп. Цикл метаболизмау белковых гормонов и регуляторных пептидов практически полностью31идентичный–этосинтезмолекулыввидепредшественника,приобретающего биологическую активность в результате ограниченногопротеолиза [125, 231].
Кроме того, пептидгидролазы, которые принимаютучастие в превращении, являются также ферментами обмена регуляторныхпептидов. Неоспоримым является факт, что образование большинстварегуляторных пептидов происходит при протеолитическом расщеплениигормонов белковой природы [253, 147, 1]. Данную группу белков можнорассматривать как полноценный компонент пептидергической системы,способныйреализовыватьсвоифункцииколлегиальноспрочимирегуляторными пептидами и факторами роста.1.3.2.2. Нейротрофические и ростовые факторыНа протяжении всего жизненного цикла клетки нейротрофические иростовые факторы участвуют в регуляции большинства ее функций.Действиеданнойгруппыполипептидовзаключаетсявмодуляциибиологических процессов разных уровней; то есть, они активно влияют наэкспрессию генов функционально значимых белков, медиаторов, рецепторови, соответственно, включение или выключение альтернативных системрегуляции [43, 61, 72, 74, 89, 140, 167, 219].
Изначально факторысинтезируются в ограниченных количествах, однако, в зависимости отфункциональной потребности, происходит их активная экспрессия. Какправило, факторы действуют локально (ауто - или паракринная регуляция)либо дистантно, «путешествуя» по кровотоку, в пределах ограниченнойпопуляции клеток [130, 199, 44]. Нейротрофические и ростовые факторысходны по структурным и функциональным свойствам. Коренным различиемявляется локализация осуществляемых ими функций: для первых характернособлюдение контроля за дифференцировкой, ростом и сохранением клеток, восновном,центральнойипериферическойнервнойсистем,вторые32регулируют рост, дифференцировку, локомоцию и сократимость клетоктканей на периферии, клеток крови.Развитие и сохранение структур центральной и периферической нервнойсистемы является важнейшей функцией нейротрофических факторов.Распределение нейротрофинов в локальных структурах мозга происходит засчет антеградного и ретроградного аксонального транспорта [107].
Помимопрочих функций, выполняемых нейротрофинами, стоит упомянуть про ихзначимость в обеспечении работы ЦНС в норме и при наличии разного родапатологий. Одной из главных задач данной группы белков является контрольза физиологическим развитием нейронов, фенотипическая деафферентация,сохранение структурных и функциональных особенностей клеток нервнойсистемы [81, 121].
Нейротрофины участвуют в апоптических процессах,являющихся причиной нейродегенеративных заболеваний и онкогенеза [77,76].Действиенейротрофиновопосредуетсячерезтирозинкиназныерецепторы семейства trk – trk-A, trk-B, trk-C [204].1. Процессинг предшественника с молекулярной массой 33 кДаспособствует синтезу NGF. [134]. Фактор роста имеет 118 аминокислотныхостатков, объединенных в 2 полипептидные цепи, молекулярная массакаждой из которых составляет 13 кДа каждая.
В структуре имеются 3дисульфидных связи. У человека локализация клонированных генов NGF иего рецептора наблюдается в коротком участке хромосомы 1 и длинномучастке хромосомы 17 соответственно [129]. Обнаружение фактора роста вклетках иммунной, нервной и эндокринной систем свидетельствует о егообширнойроливпроцессерегуляциифункциональногосостоянияорганизма. В нервной системе крупноклеточные холинергические нейроныбазальныхструктурпереднегомозгасодержатнаиболеевысокуюконцентрацию NGF [145]. В ходе исследования выявлено, что факторвыполняет защитную функцию в отношении симпатических и сенсорныхструктур на периферии, а также на холинэргическом участке ЦНС(преимущественно в полосатом теле и в основном базальном переднем мозге)33по средствам стимуляции дифференцировки клеток и поддержания ихжизнеспособности [164].
NGF способствует активному синтезу ферментов,вовлеченных в метаболизм катехоламинов с нейрон-специфическимипептидами. К ним относятся вещество Р, молекулы соматостатина ихолецистокинина. Данная функция NGF реализуется не только в периоднейрональной дифференцировки, но и является важнейшим условиемподдержания нейрональной активности взрослого организма, в том числе подвоздействием стресса и при наличии нейродегенеративных заболеваний [111,122].2. BDNF имеет две полипептидных цепи, схожих по своей структуре сNGF, общая Mr которых составляет 27,2 кДа. Гиппокамп, амигдал, таламус,пирамидные клетки неокортекса, мозжечок – основные места экспрессииBDNF. Помимо этого, в научной литературе описана экспрессия фактора вплаценте и в периферических ганглиях [295].
Как и прочие нейротрофины,BDNFучаствуетвсохранениииразвитиисенсорныхнейронов,холинергических нейронов переднего мозга, дофаминергических нейроновчерной субстанции, клеток гиппокампа и ганглиев сетчатки [111]. Выброснейротрансмиттеров, регулируемый BDNF, способствует модуляции такихпроцессов как запоминание, обучение, стресс-реакции, регулирует фазыцикла сон-бодрствование [197]. Высвобождение BDNF происходит за счетвлиянияболевыхимпульсов,поступающих,всвоюочередь,изпресинаптических спинальных нейронов. Можно утверждать, что факторявляется медиатором центральных ноницептивных процессов [237].
Поимеющимся данным, вероятно участие BDNF в патогенезе шизофрении,эпилепсии, нейродегенеративных заболеваний [94].3. Нейротрофин-3 представляет собой полипептид, содержащий в своейструктуре 119 аминокислотных остатков. Его структура более чем на 50 %гомологична факторам NGF и BDNF, а также содержит три дисульфидныхсвязи, в полной мере повторяющих структуру NGF. Как и остальные членысемейства нейротрофинов Нейротрофин-3 способствует дифференцировке и34развитиюнейрональныхжизнеспособностьклеток,принейродегенеративныхтемсамымповрежденияхпроцессов[110].иподдерживаяприФакторихвозникновениимодулируетболевуючувствительность, участвует в регуляции секреции глюкагона, а такжеобнаружен при патогенезе шизофрении [217].4.
Нейротрофин-4/5 (NT-4/5, NF-5) с Mr 28 кДа экспрессируется в тканяхи в практически всех участках головного мозга [131]. Действие димерногополипептида менее выражено, чем у других нейротрофинов, тем не менее,обуславливаетпопуляций,стимуляциюопосредуетростдифференцировкииразвитиенейроновдендритов,различныхобеспечиваетподдержание жизнеспособности зрелых нейронов во время патологическихпроцессов [115]. NT-4/5 модулирует процессы болевой чувствительности,обучение и запоминание, провоцирует возникновение толерантности кнекоторым веществам, в частности, к морфину [181].5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
