Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
ментов. Путем полного протеолиза происходит удаление из организма аномальных белков, образующихся в результате мутаций и ошибок биосинтеза. Полное расщепление белковых молекул наблюдается также при различных морфогенетических превращениях и адаптационных перестройках обмена. Под влиянием таких ферментов желудочно-кишечного тракта, как пепсин, трипсин, химотрипсин и ряда других пептидаз, происходит полный протеолиз белков пищи (Мосолов, 1971).
Ограниченный протеолиз белковых молекул имеет первостепенное значение для регуляции обмена веществ в организме. Реакции ограниченного протеолиза участвуют в процессе образования и инактивации практически всех ферментов, гормонов и других биологически активных белков и пептидов и, следовательно, в контроле активности основных биорегуляторов (Furuno et al., 1990). Например, ограниченный протеолиз происходит при превращении неактивных проферментов пепсиногена, трипсиногена и др. в соответствующие активные протеазы, а также при образовании ферментов, участвующих в свертывании крови, фибринолизе, активации системы комплемента, ренин-ангиотензиновой и калликреин-кининовой систем и др. Эти системы организма активируются в результате каскадного процесса, на каждом из стадий которого из неактивного профермента путем ограниченного протеолиза образуется фермент, катализирующий последующую реакцию (Goldberg, Dice, 1974). Примером роли ограниченного протеолиза в биогенезе гормонов может служить специфический гидролиз ряда пептидных связей в молекуле пропиомеланокортина, в результате которого из этого полифункционального биосинтетического предшественника образуются АКТГ, ?-липотропин, эндорфины, меланостимулирующие гормоны, из проинсулина - инсулин, из проглюкагона - глюкагон. Таким же образом из своих неактивных предшественников образуются факторы роста и другие регуляторные пептиды. При некоторых эндокринных заболеваниях, например, наследственной проинсулиннемии, нарушен ограниченный протеолиз проинсулина. Основным молекулярным механизмом образования, инактивации и модификации, различных нейропептидов также является ограниченный протеолиз, который тем самым играет существенную роль в реализации таких нейрофизиологических процессов, как память, боль, поведенческие реакции и другие (Веремеенко и др., 1988).
Ограниченный протеолиз представляет собой один из основных механизмов посттрансляционной модификации - процессинга белков, этапа, на котором из вновь синтезированных полипептидных цепей формируются зрелые белковые молекулы. С помощью ограниченного протеолиза образуются функционально активные белки и пептиды не только у высших, но и у простейших организмов. Так, путем ограниченного протеолиза вирусного полипептида получаются специфические белки различных вирусов, т.е. ограниченный протеолиз является одним из важнейших механизмов репродукции вирусов и играет большую роль в развитии вирусных инфекций (Wickner, 1999).
В организме различные белки имеют разную продолжительность жизни: для одних белков она составляет минуты, для других - многие сутки. Продолжительность жизни белков и скорость их кругооборота определяются как скоростью их биосинтеза, так и скоростью их протеолиза. Скорость протеолиза белков зависит от ряда факторов, в частности от их взаимодействия с другими веществами: субстратами, коферментами, аллостерическими эффекторами, а также от химических модификаций, которым белок может подвергаться в клетке (гликолизирования, фосфорилирования и др.) (Doherthy, Mayer, 1992).
При переходе организма из одного физиологического состояния в другое (например, на определенных стадиях эмбриогенеза), а также при голодании и некоторых стрессорных реакциях наблюдается резкое усиление протеолиза тканевых белков. Локальное усиление протеолиза белков межклеточного матрикса (коллагена, фибронектина, ламинина, протеогликанов и др.) отмечается, например, в процессе разрушения хряща при ревматоидном артрите, базальной мембраны при гломерулонефрите, а также при инвазивном росте и метастазировании опухолей. Повышенный протеолиз этих белков, а также эластина наблюдается в случае разрушения легочной ткани при эмфиземе легкого, туберкулезе легких и др. Рассеянный склероз и ряд других заболеваний нервной системы, сопровождающиеся демиелинизацией, связаны с усилением протеолиза основного белка миелина. При мышечной дистрофии отмечают повышенный протеолиз белков миофибрилл. Во всех случаях усиленный распад белков обусловлен освобождением внутриклеточных протеаз и нарушением регуляции их активности (Соловьева, 2000).
Изменение протеолиза белков при ряде других заболеваний может быть вызвано синтезом дефектного белка - субстрата. Это наблюдается при некоторых наследственных энзимопатиях, когда недостаточность фермента может быть обусловлена синтезом белка - субстрата, обладающего повышенной чувствительностью к действию протеаз (например, ?-галактозидазы при некоторых формах галактосиалидозы), или нарушением ограниченного протеолиза биосинтетического предшественника ферментного белка и образованием вследствие этого аномальной формы фермента (например, аномальной ?-субъединицы гексозаминидазы А при некоторых вариантах болезни Тея-Сакса).
Катализирующие гидролиз белков пептидгидролазы (протеазы, пептидазы) представляют собой большую группу ферментов, различающихся по своим физико-химическим свойствам, структуре и субстратной специфичности. Эти ферменты имеют универсальное распространение и л?/p>