Кокряков - Биология антибиотиков животного происхождения - 1999 (947290), страница 21
Текст из файла (страница 21)
24. Сравнение первичных структур гсрпроцмдинов иэ нсйтрофидьных гранулоцнтов человека. дтнзими иазиайиаи укюанм аниноклслетные остатки (Н, Гу, 3), участвующие а образовании каталитического центра ссрииеаыд протеиназ — зластазы н катспснна С. В азурецидаще остаток гистиднна заменен на серии. а сорина на лощин, что делает молекулу неактивной а качестве серинеаей протсимазы. Естественными субстратами катепсина О (КФ 3.4.21.20) являются казвин, фибрин и фибриноген, компоненты комплемента (С1, СЗ, С4, С5), коллаген и протеогликаны.
Низкая субстратная специфичность фермента определяет его важную биологическую роль в разнообразных физиологических и патофизиологических процессах (Янковский, Довнар, 1985; Начешапп, Огагпзе, 1984) организма человека и :кивотных. Антимнкробная активность катепсина О показана в отношении грамположительных и грамотрицательных бжгерий (Ог(еЬег8, 01ззоп, 1976а, 1976Ь; 01ззоп е1 а1., 1978а, 1978Ь), а также грибов (1)газ)п, 1.еЬгег, 1977). Микробоцидное действие белка существенно не зависит ог его протеолитнческой активности, поскольку оно сохранялось при ингибированин фермента диизопропилфгорфосфатом или его температурной инактивации в течение 10 мин при 50 — 70 'С.
По-видимому, антимикробные свойства катепсина 0 связаны с его функционированием в качестве поверхностно-активного вещества, которое определяется в первую очередь поликатионным характером его молекул. В пользу этого представления говорит зависимость бактерицидного эффекта от ионной силы инкубационной среды.
При концентрации )з(аС1, равной 0.2 М и выше, антимикробное действие белка резко снижается. По мнению авторов, электростатическая адсорбция катепсина О на поверхности бактерий является необходимым, но не единственным условием реализации антимикробных свойств белка. Было показано, что полное насыщение белком поверхности 5гарйу(ососсмз аигкмз и Езс)еее(сЫа сой имеет место при слабобактерицндных концентрациях.
Значит, кроме феномена адсорбции в реализации антимикробной активности катепсина О участвуют какие-то дополнительные факторы. ' $Л. ЗЛАСТАЗА 53. АзУРОЦидин во По-видимому, проникновение белка во внутренние структурные области бактерий важно для осуществления ими цитоцидного действия. Существуют косвенные доказательства пенетрационной способности рассматриваемого бактерицидного агента, Во-первых, грамотрицательные бактерии, имеющие в составе своей клеточной оболочки дополнительную наружную (внешнюю) мембрану, оказываются более резистентными к действию белка по сравнению с грамположительной флорой. Так, при концентрации белка 10-б М более 90 % клеток БьрЬуЗососсил аигеию погибает, в то время как для равного эффекта при использовании ЕгсЬелсЬ~а сой в качестве мишеней необходима доза в 2,5х10-~ М, Во-вторых, воздействие катепсина О на микробы сопровождается подавлением в них синтеза белка, молекул РНК и ДНК, образование которых осуществляется во внутренних компартментах клеток.
Наконец, катепсин О резко снижает поглощение кислорода микроорганизмами, что свидетельствует о его воздействии на структурно-функциональные взаимоотношения в области цитоплазматической мембраны. Безусловно, все наблюдаемые изменения в метаболизме бактерий свидетельствуют о подавлении их жизнеспособности, что в совокупности приводит в конечном счете к гибели микробов. Друтим представителем сериковых протеиназ в нейтрофилах (3'апой, БсЬегег, 1968; 01авоп е1 а1., 1978; Бийа е~ а1., 1987) и моноцитах/макрофагах (СашрЬе11 ес а1., 1989) является эластаза.
Эластаза нейтрофилов (КФ 3.4.21.37) локализована в азурофильных гранулах (Вапей, 1981Ь; Ва881о11ш, ОеваЫ, 1985) и может освобождаться как в фагосомную вакуоль, так и во внеклеточное пространство, участвуя в многочисленных, часто разнонаправленных по значению для сохранения жизнедеятельности организма процессах (На~ешапп, Огашае, 1984).
Это одноцепочный гликопротеин с катионным характером своей молекулы (р1 - 9). В клетке эластаза представлена 3 — 4 изоформами, отличающимися по электрофоретической подвижности вследствие вариабельности в составе белкового и угле- водного компонентов своих молекул. Эти изоформы имеют близкие значения молекулярных масс (33 000, 34 000, 36 000 Да) и аминокислотного состава, Эластазы нейтрофилов характеризуются высоким содержанием остатков аргинина и значительной степенью амидирования в них дикарбоновых аминокислот, что, в частности, определяет изоточку ферментов в щелочной области значений рН.Сравнение лейкоцитарной эластазы с панкреатической говорит в пользу умеренной степени гомологии (43 %) их первичных структур (Бра е1 а1., 1987). Оптимум ферментативного действия белка находится в диапазоне рН 8.0 — 9.0.
Так же как и катепсин О, эластаза ингибируется диизопропилфторфосфатом и относится к группе сериновых протеиназ. Фермент обладает широкой специфичностью по отношению к белковым субстратам, он расщепляет властии, коллаген, фибрин и фибри- ноген, компоненты комплемента (СЗ, С5), кининогены, гемоглобин и протеогликаны. В настоящее время полностью определена первичная структура эластазы нейтрофилов человека (см. рис. 24) (Б1пЬа е1 а1., 1987).
Эластаза относится к группе антимикробных факторов нейтрофилов со слабой бактерициднои активностью. 1. 01ааоп и считают, что ее роль сводится к способности вызывать инициальные к бакте ий, субхлеточные изменения в структуре клеточных оболоче р которые повышают чувствительность последних к воздействию МПО-системы, катепсина О и БПУб . Показана переваривающая активность эластазы в отношении некоторых белков наружной мембраны ЕзсЬелсЫа сой (В1ошИп, Запой, 1976) и Асие~оЬас~ег 199А (ТЬогпе е1 а1., 1976). Разрушение этих бактериальных белков не приводит к летальному исходу, но сущ с ественно облегчает доступ в клетку других антимикробных агентов. Кооперативные взаимоотношения отдельных факторов нейтрофилов в проессе фаго- и экзоцитоза обеспечивают эффективность поражения це микроорганизмов, В настоящее время продемонстриров и овано взаимо- МПО-системы, усиливающее антимикробное действие эластазы и МП эластазы и катепсина О (ОдеЬегя, 01заоп, 1976а, 1976Ь), эластазы и лизоцима, катепсина О и лизоцима (ТЬогпе е1 а1., 1976).
Азуроцидин, известный также как САР37 (РоИ е1 а1., 1990; Регера, 1995), является катионным антимикробным белком, выявленным в азурофильных гранулах НГ, который избирательно активен в отношении ~рамотрицательных бактерий (Брйхпа8е1, 1990; СашрапеП1 е1 а1., 1990Ь), что функционально роднит его с БПУб. Он, как и все представители группы серпроцидинов, является гликопротеином с 3 потенциальными сайтами гликозилирования. Сравнение первичной структуры белка (РоИ е1 а1., 1990; Нофаагд е1 а1., 1991) со структурой эластазы из НГ выявило высокую степень гомологии между ними (см. рис.24). Однако в азуроцидине в областях молекулы, обычно формирующих активный центр сериновых протеиназ, имеют место замены гистидина на серии и серина на глицин, которые лишили этот белок энзиматической активности, но способствовали сохранению его бактерицидных свойств. Азуроцидин иммунохимически выявлен и в моноцитах человека, из которых он исчезает подобно другому гранулярному белку — миелопероксидазе в процессе дифференцировки в мак офаги.
В кооперации с эластазой и катепсином б он инактивируст бактерии ротовой полости (М1уаааЫ, Войеап, 199 ). о от дефенсинов человека, которые проявляют оптимальную антимикробную активность в отношении активно размножающихся и растущих культур при нейтральных значениях рН, азуроцидин активнее действует при закислении среды, независимо от фазы развития и уровня метаболизма клеток-мишенеи. Механизм энтим р ик обного действия азуроцидина изучен недостаточно, хотя есть основания б В.
н. кокряков 81 предполагать, что летальные для микроорганизмов последствия связаны с воздействием белка на их цитоплазматическую мембрану. Ген азуроцидина клонирован и секвенирован (А1шеЫа е1 а1., 1991; Могяап е1 а1., 1991). По-видимому, белок синтезируется в НГ в форме препроазуроцидина, включающего 19 аминокислот сигнального пептида и 7 остатков прочасти.
Гены азуроцидина, протеиназы-3 (РВ;3) и эластазы локализованы в хромосоме 19 рог (Ушнпег еФ а1., 1992), что свидетельствует как об определенной сопряженности в функционировании этих белков, так и их общем молекулярно-генетическом происхождении. Протеиназа-3 азурофильных гранул НГ человека структурно гомологична эластазе (Као ег а1., 1988; Вогез ег а1., 1989; %1еа е~ а1., 1989; Сашрапе1И е1 а1., 1990а). Катепсин О, эластаза, протеиназа-3 (РК-3) и азуроцидин на основе гомологичности первичной структуры и проявляемой ими антимикробной активности объединены в единую структурно-функциональную группу белков, получивших название серпроцидины (зегргопйил-зеппе ргоФесие сЫим) (ОаЬау, А1шаЫа, 1993).
Все они являются гликопротеинами с молекулярной массой в пределах 25 — 35 кДа и содержатся в нейтрофилах человека в относительно заметном количестве: катепсин б — 2.5 мгПО' клеток, азуроцидин — 2.0, эластаза— 1.5, протеиназа-3 — 1.0 мг/10~ клеток. Наиболее активным в анти- микробном отношении представителем этой группы белков является катепсин О, наиболее слабым — эластаза и протеиназа-3, причем их микробоцидность в условиях ш чйго превьппает даже таковую дефенсинов человека.
Необходимо подчеркнуть, однако, относительность этих данных по антимикробной активности сравниваемых веществ, поскольку в условиях фаголизосом и очагов воспаления много факторов влияют на ее проявление. Например, в клетках, тканях и жидких средах присутствуют многократно избыточные количества ингибиторов сериковых протеиназ (серпины), подавляющих их энзиматическую активность. Хотя известно, что антимикробное действие катепсина О в значительной степени не зависит от его ферментативной активности, тем не менее высокое сродство ингибиторов к энзиму может лишать его способности к адсорбции на поверхности клеток-мишеней.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
