Кокряков - Биология антибиотиков животного происхождения - 1999 (947290), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Наличие в структуре дефенсннов значительного числа неполярных боковых цепей пщрофобных аминокислот обусловливает возможность их внедрения в липофильную фазу бислоя мембран бактерий и грибов. За счет гидрофобных взаимодействий с углеводородными хвостами жирных кислот осуществляется встраивание антнмикробных пептидов в мембраны (НШ ег а1., 1991; Бе1згеб, 1993). Как было выяснено в экспериментах с использованием дыхательных ядов (цианид, 2-л-гептил-4-гндроксихинолин-Н-окснд), состояние обмена веществ микробной клетки заметно сказывается на ее чувствительности к действию дефенсинов (Жайоп, О1абыопе, 1976; ЕеЬгег ег а1., 1989а). Активно метаболизирующие бактерии и грибы являются лучшей мишенью поражающего действия дефенсинов по сравнению с клетками, находящимися в стационарной фазе роста культуры илн в условиях анаэробиоза.
Зтот парадоксальный феномен может свидетельствовать о значении трансмембранного потенциала клеток-мишеней в реализации антимикробного действия дефенсииов. По-видимому, в процессе пенетрации полипептидов через мембраны важную роль играют ориентация электрического поля плазмалеммы и величина ее мембранного потенциала. Благодаря тому что внутренняя поверхность мембран по отношению к внешней заряжена отрицательно, возможен электрофорез катионных (особенно амфипатических) веществ через цнтоплазматическую мембрану внутрь микробной клетки. Это свойство электрического поля мембран является третьим важным фактором, определяющим эффективность антимикробного действия дефенсинов. Процесс внедрения и прохождения дефенсинов через мембрану сопровождается нарушением ее структурной целостности с образованием пор, что имеет следствием изменение осмотического барьера клеток-мишеней, вытекание из них жизненно важных компонентов (ионов К, Са, фосфорсодержащих соединений, аминокислот, нуклеотидов, коферментов), диссипацию мембранного потенциала.
Дезорганизация при этом мультиферментных комплексов, встроенных в мембрану, приводит к подавлению дыхания, окислительного фасфорилирования, реплнкации, транскрипции и синтеза белков, т. е. ключевых метаболических процессов микробных клеток. В условиях нарушения структурной целостности мембран вода имеет тенденцию накапливаться в клетках и вызывает набухание, которое может привести к разрыву клеток. результатом всех этих сгруктурно-метаболических изменений, происходящих под действием дефенсинов, является пгбель микроорганизмов. Мы сознательно остановились на рассмотрении механизмов анти- микробного действия дефенсинов, поскольку они в значительной степени свойственны многим природным (ВазМогй ег а1., 1986; ВегпЬе1- шег, Вэбу, 1986; К(ш, Етапз, 1989; Ваупог еГ а1., 1991; Ма1оу, Кап', 1995) и синтетическим (Афиногенов, Панарин, 1993) положительно заряженным полимерам, несмотря на наличие у последних ряда специфических структурных свойств.
Наряду с антимикробным действием дефенсины в культуральных условиях могут проявлять и цнтотоксические свойства в отношении опухолевых (1.1сЬ(епзге)п е~ а1., 1986а, 1986Ь) и нормальных клеток (тимоцнтов, спленоцитов, лимфоцитов, нейтрофилов, эндотелиоцитов и эритроцитов) собственного организма (1.1сЬГепз(е)п е[ а1., 1988а, 1988Ь; 01сгещ ег а1., 1990). Предполагается (ЕеЬгег ег а1., 1993), что дефенсины являются одним из молекулярных агентов, ответственных за реализацию антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности в отношении герпес-инфицированных клеток (81еЬепз ег а1., 1979).
В какой степени цнтотоксическая активность дефенсинов реализуется в условиях организма — это вопрос, который является предметом проводимых в последние годы исследований (Оапх ег а1., 1992). Внеклеточная локализация части дефенсинов при фагоцитозе и воспалении является убедительно документированным фактом (Оапг, 1987; РапуийсЬ ет а1., 1991, 1993Ь).
Однако благодаря быстрому и избирательному взаимодействию их с некоторыми плазменными белками, являющимися ингнбиторами сериновых протеиназ и получившими в литературе название серпинов (РапуибсЬ, Оапх, 1991), цитотокснчность дефенсинов вне клетки может быть нейтрализована. В этих условиях они могут оказывать на структуры организма другие воздействия, не приводящие уже к повреждающим эффектам. Другим фактором, определяющим преимущественное воздействие внеклеточно локализованных дефенсииов на микроорганизмы очагов воспаления, кожи и слизистых поверхностей, а не на клетки собственного организма, является лнпидный состав плазмалеммы бактерий.
В частности, в ее составе находится большое количество кислых фосфолипидов (фосфатидилглицерола и кардиолипина), которые практически отсутствуют в плазмалемме эукариотических клеток. Этн фосфолипиды не только маркируют поверхность мембраны бактерий, но и «притягивают» к ней дефенсины за счет более сильных электростатичесхих взаимодействий между положительно заряженными группами пептида и фосфатными группами фосфолипидов. Таким образом реализуется относительная селективность воздействия дефенсинов на микроорганизмы (Нг(агота е~ а1., 1997) при внеклеточной локализации антибиотического пептида (АП).
В фаголизосомах же нейтрофилов дефенсины однозначно участвуют в инактивации (киплинге) фагоцитированных микроорганизмов, что является одним из молекулярных факторов, обеспечивающих завершенность фагоцнтоза (Пигаревский, 1978, 1988; Бр(тяпайе!, СЬ1, 1963). 1.2. р-деюенсины Первый представитель семейства (1-дефенсинов был выделен из ресничного эпителия трахеи крупного рогатого скота и в литературе известен под названием трахеального антимикробного пептида 16 Структура пептидов Незнания пептидов 1 2 3 4 56 Рнс. 4.
Первнчные структуры р-яефенсннов позвоночных ннвотных. жирным ыри4ииеи отмечены консервативные аыннекнезотные оетаткн. (ТАР— ггасбеа! алг!т(сгоЬ!а! рергЫС) (Эа!шоп41 е1 а1., 1991) (рис. 4). Большая группа пептидов этого семейства (В)х(В(3-1 — В)х)В)3-13) была выделена и структурно охарактеризована из нейтрофилов крупного рогатого скота (Бе1мед еь а1., 1993). Расположение цистеннов и их сочетание в образовании дисульфидных связей (1 — 5, 2 — 4, 3 — 6) оказались отличными от таховых для ранее охарактеризованных дефенсинов из нейтрофилов кролика, морской свинки, человека и крысы, а потому было решено выделить пептиды с подобными структурными особенностями в отдельное семейство ~3-дефенсинов (Тапй, Зе1- вге41, 1993). Необходимо подчеркнуть, что по своим вторичным и третичным структурам ()-дефенсины, несмотря на ряд особенностей их нминохислотной последовательности и аранжировки дисульфидиых связей, оказались идентичными классическим, или а-дефенсинам (Узшшеппап е! а1,, 1995).
Поэтому не случайно они обладают, как правило, проходной с а-дефенсинами аптимикробной активностью (Зе!ВГе43 СС а1., 1993", Нагхч)8 СС а1., 1994Ь; Ва)з СГ а1., 1998). В 1995 г. !3-дефенсин был выделен из эпителия языка коров (БСЬопзнецег е! а1., 1995), продукция этого пептида возрастала при воспалении органа, вызванного его повреждением. Его структура оказалась гомологичной, но не идентичной ТАР и ~3-дефенсинам из нейтрофилов коров, в связи с чем он был назван антимикробным пептцдом языка (1.АР— !!ляыа! алгзтзстоЬза! рергЫе).
Авторы покыали, что мРНК этого пептида обнаруживается в эпителиях кожи лица, респираторно- ВЯВО-1 ВЯВо-2 вяво-з ВЯВО-4 ВМВО-5 ВЯВО-6 ВМВО-1 вмво-з ВМВО-5 ВМВО-15 вмво-ы вяво- и ВЯВО-11 ЬАР кво ТАР ктяв КВО-1 КВО"2 ЯВО-1 Са1-1 Са!-1а Са1-2 СНР-1 СНР-2 ТНР-1 ОГАВСНТНСО1СЬРЯНСУСНМ1ОХО1СРЯРЯЧЕССВЗЯ чямнчтсяьмяогсчттясусятяототсгсрятхссвзм рксчямнчтсятняатсчртясисяхяотатсгсряткссзьхм ркячямрсзсяииначстргьсячсмяотатстсрячрссяя ркччхнразсипи4ОЧСХРХзсвсммнохотсгсрнчтссн рксчямнчтсятхсогсчртясзсятнохотсгсярчх4ссням рксчямгчхсятняатсчртясчсняяотатсьстятксся чнягчтсыиногсчртясясняяохатсьатотхсся качам Рчтсягмяагсчртясвсняяохотсьсроп4ссн рзачкзтьзСИСМЯОХСЬЬМИСРСЯ44ВОТОТСЬАРЯЧТССЯ срьзсяят4сочстртясвсрмяохатсгсятчксезьхм стьзсскисачстртясччтмиотатсгсятчхссязи зш зсрьзссямсачстртясучтмнотатстсяр~иссязи осчянзозсняикапсчыясисзняохатсьсяочхссяяк мрьзсяьняатсчттясвсмьяатотсгттзчхссяия ЯРчзсчяиее1счР1ясвсзнкохотсчсвя4п4ссякк мрчзсчязо4О1счтчисвсзмеохсхсчсяячксснек ОНХМСЧ55СООСЬХВАСУ1 РТК1ООТСХЯСКАРССК тськзся1снРчтсуяяхкохехссьРсткссекр озтксьснаатсьяззсчзмткьсатскрокрмсскз СЯК5ОСГЯКВОГСАГЬКСУ5ЬТЬХВОКС5ЯХХЬ-ССКЯ1М сякзосгякмагсягьксухьтьтзексзягнь-сскя1и ьтс — ксазснгсссузныкчазсгсгяз-сскмримя снкзосгякзоттхгьксчзьтызаксзягп.-сскыя сякзосгякиогсягьксчхьтызаьсзхгнь-сс акявксьяяиагсягьксттьзчтзатсзяша-сс го (трахеи, бронхов, легких) и репродуктивного трактов самцов и самок, мочеполовой и пищеварительной системах.
В настоящее время молекулярно-генетическими методами выявлены, выделены и охарактеризованы гены, ответственные за индуцибельный синтез энтеральных дефенсинов (ЕВ0) эпителия тонкой кишхи коров, которые хотя и относатся к ~3-семейству, но по своей первичной структуре отличны от ранее описанных дефенсинов из нейтрофилов (Тагчег е1 а1., 1998). Картину разнообразия структур дефенсинов и особенностей их продукции в различных клеточно-тканевых структурах у крупного рогатого скота дополняют последние данные о конститутивном синтезе В)4(ВГР-4 и В)4(ВР-5 в альвеолярных макрофагах (Вуап ег а1., 1998).
Методом полимеразной цепной реакции выявлена экспрессия гена !3-дефенсина в эпителиальных клетках тонкой кишхи (Тагчег ег а1., 1998), легких и мочеполового трахта (Ва)з е! а1., 1998) мыши, а молекулярно-генетическими методами— присутствие генов ~3-дефенсинов в клетках свиньи (Еапй ег а1., 1998) и овцы (Ниппег ег а1., 1998). Структурно-родственные ~3-дефенсинам хоров пептиды были выделены и секвенированы нами совместно с американскими исследователями из псевдоэозинофилов (клетки структурно и функционально гомологичные нейтрофилам млекопитающих) кур ба!!Нз 8айиз (Нагьч(8 ег а1., 1994а, 1994Ь).
Первые сведения об антимнкробных пептидах гетерофилов кур были получены еще в 70-е годы (Впгпе, ЗрШпа8е1, 1973). Было установлено, что в их гранулярном аппарате содержится по меньшей мере три низкомолекулярных оснбвных пептида, инактивирующих в условиях 1п Ч12го, — Езсйепсй!а со!1, Бетта!за лзагсезселз и Бгарйу!ососсиз и!Ьиз. Первичная структура этих пептидов оставалась нерасшифрованной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
