Кокряков - Биология антибиотиков животного происхождения - 1999 (947290), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Для всех дефенсинов насекомых харжтерно присутствие б консервативно расположенных (инвариантных) цистеиновых остатков, образующих стереотипно 3 внугримолекулирных дисульфидных мостика (1 — 4, 2 — 5, 3 — б) (Нойшап, Непо, 1992). Изучение нядпервичной структуры формицина А методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) выявило в его молекуле 3 различно организованных участка в пеппшной цепи: гибкий и малоупорядоченный 14)-концевой, включающий аминокислотные остатки от 1-го до 13-го, центральный (от 14-й до 24-й аминокислоты), представленный амфипатической а-спиралью, и третий — С-концевой, являющийся )3-слоем, сформированным 2 антипараллельными р-тяжами, которые связаны )3-изгибом (Вошпагш ег а1., 1992). Дисульфидные мостики являются фактором, стабилизирующим вторичные струхтуры пептидов и поддерживающим их третичную (глобулярную) структуру, которая необходима для максимальной реализации антимикробных свойств дефенсиновой молекулы.
На основании сравнения первичных структур дефенсинов насекомых (рис. 7) можно допустить, что для большинства из них характерна подобная надпервичная структура, подтвержценная экспериментально, однако, только в случае сапецинов (Напхача ег а1., 1990). Она отлична от вторичной структуры а- и р-дефенсинов (Рать)1 ег а1., 1988), которая представлена 3 антнпараллельными )3-тяжами. Отличная от а- и )3-дефенсинов аранжировка дисульфидных связей дефенсинов насекомых наряду с особенностями их первичной н вторичной структур определяет различия зретичных структур рассматриваемых пептидов. У дефенсинов насекомьпь она ближе к трехмерной структуре пептидного нейротоксина из яда скорпиона — харибдотоксина, который является ингибитором К'-каналов (Воп)ешз ег а1., 1991).
В связи с этим, по-видимому, не случайным является фжт обнаружения у сапецина В (дефенсина из гемолимфы мясной мухи Багсор)за8а реге8гзла) способности ингнбировать К'-каналы в клетках Пуркинье из мозжечка крысы (1.ее ег а1., 1995). Различия в структурах дефеисинов насекомых, с одной стороны, и а- и )3-дефенсинов — с другой, ответственны, по всей видимости, за особенности их аитимикробной жтивности.
Тж, если дефенсины 2) Сигнальная часть и прочасть мкьтнчгл~тгсьзчагчзсзиитзамвоьнттоачоьькзтзтзьнсзтюа ы вззгтчььттьсььзггвзсзчьзтзззззззх~чсвьваьаттзгзтасатхзх з4 Форзиции ь сапвцкн ь Зрелый (осневнов) пептид 1 2 3 з 5 б ьтеаььзбт61пнззсьзнеььйявабзтеипкзчсусзв ьтспы.зстювнзьсьзнеыяснасстсзсюисчспи 94 94 Формицим з сапецин ь Рвс.
8. Первичные структуры препраяе$енсвнов насекомых. млекопитающих и плащ являются универсальными антибиотнческими пептидами, инактивирующими грамположительные и грамотрицательные бактерии, низшие грибы и оболочечные вирусы, то этого нельзя сказать о дефенсинах насекомых, последние действуют преимущественно только на грамположительные бактерии.
Необходимы на 1 — 2 порядка большие концентрации для проявления антимикробной жтивности дефенсинов насекомых в отношении грамотрицательных бактерий и еще более значительные — в случае воздействия на грибки. Ограниченная функциональная активность дефенсинов насекомых в отношении отдельных групп микробов компенсируется на уровне организма продукцией других антибиотических пептидов, таких как цекропины (сесгор(пз) (стешет ег а1., 1981; Вешал, 1995), апидацины (Сазтее1з ег а1., 1989), дрозоцин (Вп1ет ег а1., 1993), метапьниковины (СЬегпузЬ ес а1., 1996), которые эффективно инактивируют грамотрицательные бжтерии, и дрозомицин, направленно воздействующий на грибки (РеЫЬашп ет а1., 1994).
Клонирование генов, ответственных за синтез дефенсинов мясных мух, и анализ продуктов их транскрипции свидетельствуют о том, что дефенсины насекомых, как и а- и 13-дефенсины, синтезируются в препроформе (рис. 8). Изучение механизмов антимикробного действия дефенсинов насекомых (Сос)апс(сЬ ет а1., 1993а) выявило в принципе все те же закономерности проявления их активности, которые были установлены для а- и 13-дефенсинов (1.еЬгег ет а1., 1993; Яе!зтеб, 1993).
Основной мишенью их поражающего действия на бактерии является цитоплазматическая мембрана. Перфорируя плазмапемму бактерий, дефенсины насекомых нарушают структурную целостность клетки, ее ионный гомеостаз, вызывают частичную деполяризацию мембраны и уменьшение концентрации цнтоплазматического аденозинтрифосфата (АТФ) вследствие ингнбирования окислнтельного фосфорилирования. Остается, однако, не совсем ясным вопрос, почему при столь общих проявлениях воздействия на цнтоплазматическую мембрану дефенсины насекомых по сравнению с дефенсинами млекопитающих и птиц характеризуются столь слабой антимихробной активностью в отношении грамотрицательных бактерий.
Может быть, фактором, ограничивающим антимихробную активность дефенсинов насекомых в отношении грамотрицательных бактерий, является наружная мембрана последних, которая слабо проницаема именно для рассматриваемого типа пептидных молекул. ъ У большинства изученных видов насекомых содержание антимнкробных пептидов в гемолимфе находится на фоновом уровне. Это касается и присутствия таких пептидов, кж цекропнны (саркотоксины) и дефенсины насекомых (формицин, сапецин и др.).
Синтез дефенсинов у насекомых, как и большинства других антибиотических пептидов, носит преимущественно индуцибельный харжтер (Но%палл, Не(гп, 1992; Ногтшапп, Ке)сЬЬаг~, 1997). Попадание бактерий и грибов, а также липополисахаридов и продуктов их метаболизма во внутреннюю среду животных инициирует защитный процесс продукции жировым телом насекомых (функциональный аналог печени позвоночных) широкого спектра антимикробных пептидов, секретируемых в гемолимфу. Меньший вклад в биосинтез этих пептидов вносят гемоциты и другие клеточно-тканевые структуры организма (перикардиальные клетки, мальпигиевы клубочки, клетки кишечника насекомых). Антимикробные пептиды продуцируются также эпидермапьными клетками в ответ на повреждение или инфицирование кутикулы насекомых (Втеу ег а1., 1993).
В этом наблюдается существенное сходство данного процесса с биосинтезом и продукцией ~3-дефенсинов эпителием трахеи крупного рогатого скота (01ашопй ет а1., 1993, 1996). Более того, существует удивительное совпадение ряда молекулярно-генетических процессов в эпителиях у насекомого и млекопитающего, выражающееся в вовлечении в индуктивный синтез пептидов сходных генетических структур и, в частности, так называемых к)3-подобных промоторных участков генов, которые ответственны за синтез антибиотических пептидов у столь эволюционно удаленных видов животных. Необходимо, однако, отметить, что если для насекомых подобный индуцибельный характер бносинтеза антибиотических пептидов является правилом, то для млекопитающих феномен индуцибельного синтеза р-дефенсинов в эпителия трахеи и кератиноцитах кожи человека (Нагнет ет а1., 1997) — это пока, скорее всего, исключение.
Для высших животных свойствен конститутивный синтез лейхоцитарных и эпителиапьных антимихробных пептидов и белхов только на определенной стадии нх клеточного развития, с последующей упаковкой этих защитных соединений в гранулы на уровне аппарата Гольдин и сохранения их в соответствующих клетках в преформированном, на' уже, как правило, готовом для функционирования состоянии. Повреждения, инициирующие фагоцитоз или воспалительную режпию, запускают процесс мобилизации депонированных в виде предшественников антибиотических пептидов и белков. Контроль активности нммунных генов насекомых сходен с тжовым генов иммуноглобулинов и острофазовых белхов позвоночных.
Они имеют в промоторной области генов энхансерные последовательности, получзтвшие наименование кВ-мотивов, поскольку впервые были обнаружены в структуре генов, ответственных за синтез к-цепи иммуноглобулинов млекопитающих (Хо1ап, Ва1пшоте, 1992). кВ-Мотив является элементом гена, с которым избирательно связывается регуляторный транскрипционный фжтор ХркВ, обычно находя- щийся в цитоплззме в связанном с ингибнтором (1кВ) состоянии.
Воздействия на организм, запускающие иммунный ответ нлн воспалительный процесс, приводят к распаду функционально неактивного комплекса ЫРкВЛкВ, освобождению (с(РкВ и его транслокации в ядро, где он взаимодействует с соответствующей промоторной областью генов острофазовых белков и иммуноглобулинов, ахтнвируя транскрипционный процесс. Для дефенсинов млекопитающих подобньй механизм регуляции ахтивности их генов описан пока только для дефенсина трахеи крупного рогатого скота, в то время как для процессов регуляции биосинтеза миелоидных и знтеральных дефенсинов свойственны другие закономерности. В настоящее время описана структура нескольких генов, ответственных за кодирование индуцибельных антибзктериальных пептидов у Ргозорййа те1алойаугег (Месзсег ес а1., 1994), Нуа1орЛога сесгор1а и Багсорйайа регейг(па (Нп11шаг1с, 1993).
Как правило, зто — «молчащие» гены в условиях, когда отсутствуют клетки и вещества, инициирующие иммунньй ответ. Активация таких генов при повреждении кутикулы или инфицировании насекомых происходит в течение получаса. Пнк транскрипции наблюдается в течение 12 — 48 ч и зависит от характера и природы факторов, инициирующих иммунную реакцию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
