Федеральне агентство з освіти
Пензенський державний педагогічний університет
ім. В. Г. Бєлінського
Факультет Кафедра
Природно-географічний біохімії
Реферат на тему:
Загальна характеристика пептідгідролаз нервової тканини нелізосомальной локалізації та особливості їх функцій. Ендопептидаз
Студент ____________________________________________
підпис
Керівники _______________________________________
підпис
______________________________________
підпис
Пенза, 2008 рКоротка історична довідка вивчення протеолітичних ферментів нервової тканини
Прогрес у вивченні протеолітичних ферментів мозку, а також інших органів і тканин, що намітився в останні роки, обумовлений тим, що на зміну традиційним уявленням про роль пептідгідролаз, як внутрішньоклітинної системі деградації білка, сформувалося нове розуміння їх біологічної ролі. При цьому, інтереси нейрохіміков концентруються на вивченні протеолітичних ферментів внелізосомальной локалізації, оскільки стає зрозумілим, що багато хто з цієї групи пептідгідролаз мають безпосереднє відношення до фізіологічних процесів, які лежать в основі функціональної діяльності нервової системи.Загальна характеристика пептідгідролаз нервової тканини нелізосомальной локалізації та особливості їх функцій
У нервовій тканині, як і в більшості органів і тканин тварин, є складна система протеолізу, що включає різні за внутрішньоклітинної локалізації і специфічності дії протеолітичні ферменти. В даний час внутрішньоклітинні ферменти поділяють на дві групи відповідно до локалізації в клітині та їх функціональною роллю.До першої групи належать пептідгідролази лізосом, а до другої - ферменти внелізосомальной локалізації. Останні в свою чергу залежно від їх локалізації та специфічних функцій поділяють на три підгрупи.
Спочатку поділ було засновано на уявленні про існування двох шляхів катабалізма білка в клітині - лізосомальних та нелізосомального, але виходячи з сьогоднішніх уявлень про біологічну роль пептідгідролаз нелізосомальной локалізації, цей принцип поділу, мабуть, не є визначальним. Насправді гідроліз білка в клітині може йти двома шляхами - лізосомальних та нелізосомальному, проте, внесок в процес деградації білка цих шляхів не рівнозначний. Різниця визначається насамперед особливостями внутрішньоклітинної організації систем пептідгідролаз лізосом і нелізосомальной локалізації. Треба думати, що лізосомальних шлях білкового катаболізму більш ефективний як за швидкістю, так і за глибиною деградації білка, оскільки він забезпечується різним за специфічності дії комплексом ферментів ендо-і екзопептідазного характеру дії одних і тих же компартменов - лізосом. Лімітуючим фактором, що визначає швидкість розпаду білка в даному випадку є утворення вторинних лізосом. Подальший хід подій характеризується швидкою деградацією фагоцитозу білка ферментами лізосом.
Кінцевими продуктами гідролізу білка в лізосомах є переважно вільні амінокислоти. Протеолітичні ферменти лізосомне апарату, таким чином, здійснюють повний гідроліз білка, що опинився всередині лізосом. Потенційні можливості лізосомне шляху внутрішньоклітинної деградації білка, судячи за збільшенням кількості лізосом при зміні функціонального стану організму і тим більше при патології, досить великі, щоб забезпечити катаболічних фазу білкового обміну в клітині.
Тим не менш, в клітині є система протеолітичних ферментів нелізосомальной локалізації. У нервовій тканині ця система представлена великим набором як ендо-, так і екзопептидаза. Для деяких ферментів встановлена локалізація їх у клітці, вивчені особливості регіонального розподілу. У клітці практично немає компартментов, де б не були виявлені протеолітичні ферменти.
Треба думати, що певна частина білків нервової тканини схильна до дії протеолітичних ферментів внелізосомальной локалізації, проте, внесок пептідгідролаз цієї системи в загальний процес внутрішньоклітинної деградації білка значно менший порівняно з лізосомальної системою. Обумовлено це безліччю факторів, які й визначають особливості системи протеолізу внелізосомальной локалізації.
Найбільш істотним фактором є роз'єднаність у локалізації та дії пептідгідролаз. Ферменти нелізосомального шляху гідролізу білка здебільшого знаходяться у зв'язаному стані з мембранними утвореннями різних субклітинних структур. Безсумнівно, в клітинах мозку є певна організація в локалізації пептідгідролаз, визначає їх ступінь і послідовність участі в каталітичному процесі, однак важко припустити, що в масштабах клітини пептідгідролази нелізосомальной локалізації представляють собою систему безперервного конвеєра, де білок відносно швидко і повно руйнується до амінокислот. Подібний механізм руйнування білка в клітині відомий лише за участю лізосомальних пептідгідролаз. Інші замкнуті системи спільноти пептідгідролаз, близькі до лізосомальних (пептідгіролази секреторних везикул), містять обмежений набір індивідуальних ферментів з обмеженою специфічністю дії. Їх протеолітичні ферменти беруть участь у двох, трьох актах гідролізу білка при процессингу секретується білків і регуляторних пептидів. В основному ж, пептідгідролази, що знаходяться в різних компартментах клітини, природно, позбавлені можливості одночасно діяти на білок, піддаючи його повного гідролізу. Роз'єднаність у локалізації, таким чином, є одним з ефективних факторів, що стримують повну деградацію білка ферментами нелізосомальной локалізації і є найважливішим фактором у визначенні їх функцій.
І нарешті, деякі специфічні властивості пептідгідролаз, наприклад, їх відносна лабільність в порівнянні з лізосомальних, залежність від іонів металів, виборча специфічність по відношенню до внутрішньоклітинним білкам, пептидів ставить ферменти внелізосомальной локалізації поза участю в генералізованому протеолизе.
Перераховані особливості властивостей, локалізації ферментів нелізосомальной системи, мабуть, не в повній мірі відносяться до ферментів гіалоплазми. У розчинній фракції при гомогенізації різних відділів і структур нервової тканини виявляється певна частина як ендо-так і екзопептидаза. Відомо, що розчинна фракція містить протеасоми, що відповідають за розпад білків до коротких пептидів, і великий набір аміно-, карбокси-, і діпептідаз з різною специфічністю дії. При цьому не виключено, що в незруйнованою клітці має місце певна компартменталізація цієї групи екзопептидаза у вигляді спільнот (метаболонов?) Або надмолекулярних комплексів. Ймовірно пептидази гіалоплазматіческой локалізації за функціональної організації, а значить і по ефективності участі в процесі деградації білка, являють собою систему менш схожу з системою мембранозв'язаних ферментів нелізосомальной локалізації і більше схожу з системою ферментів лізосом. Більш того, багато білків в силу своєї субклітинному локалізації є більш доступними для дії цитоплазматичних пептидаз, ніж лізосомальних.
Але відмітною і досить суттєвим фактором є саме те, що в гіалоплазми, на відміну від лізосом, міститься тільки - ендопептидаз з обмеженою можливістю їх участі в генералізованому протеолизе. Це, наприклад, протеосома, кальпаін, ендопептидаз. і. . Екзопептидаза ж гіалоплазми активні в більшості своїй по відношенню до низькомолекулярних пептидів, і якщо біологічна роль цієї групи ферментів і полягає в деградації внутрішньоклітинного білка, то їх участь важлива при цьому лише на заключних стадіях.
Однак, відомо, що, серед екзопептидаза є ферменти, які безпосередньо можуть брати участь в утворенні фізіологічно активних пептидів - регуляторів і модуляторів функцій нейронів, а також у гідролізі (інактивації) нейропептидів. Дана обставина не дозволяє всі без винятку ферменти гіалоплазматіческой локалізації розглядати як інструмент деградації.
Постає питання про значення системи пептідгідролаз нелізосомальной локалізації. В даний час він досить успішно вирішується. Що стосується розуміння і встановлення функцій більшої частини окремих пептідгідролаз нелізосомальной локалізації то далеко не всі ще ясно, але в цілому біологічна роль цієї системи стає зрозумілою.
На сьогодні ми маємо безліч прикладів, які переконливо доводять освіта фізіологічно активних форм білків, ферментів, гормонів, нейропептидів за участю пептідгідролаз нелізосомальной локалізації. І цей шлях є найважливішим при утворення фізіологічно активних форм біомолекул пептидної природи. Тобто, призначення частини пептідгідролаз нелізосомальной локалізації полягає у забезпеченні утворення біологічно активних клітинних компонентів білкової природи з неактивних попередників.
Виходячи зі сказаного про особливості біологічної ролі протеолітичних ферментів нелізосомальной локалізації, важко погодитися з існуючим уявленням про два шляхи катаболізму білка в клітині, якщо в слово «катаболізм» вкладати його усталене поняття - деградація. Елемент катаболізму за участю пептідгідролаз нелізосомальной локалізації присутній, оскільки має місце реакція гідролізу, характерна для процесу розпаду. Однак тут в результаті реакції з'являється пептидний компонент, обов'язковий для функціонування клітки. В даний час для окремих етапів нелізосомального шляху гідролізу білка використовують термін «обмежений протеоліз», маючи на увазі під цим освіта фізіологічно активного компонента з його попередника.
У цьому випадку на наш погляд адекватним терміном був би «протеолітична модифікація», оскільки термін «обмежений протеоліз» вказує лише на те, що здійснений акт гідролізу обмеженого числа пептидних зв'язків, і не говорить про те, що цей акт супроводжується утворенням нової форми білка ( пептиду), наділеного специфічними функціями.
Таким чином, якщо за участю пептідгідролази здійснено гідроліз пептидного зв'язку в білковій молекулі і при цьому утворився білок з новими властивостями і функцією, що забезпечує нормальне функціонування клітини, чи можна в такому випадку, кажучи про два шляхи деградації білка - лізосомне і нелізосомальном, прирівнювати ці шляхи за функціональним призначенням? Можна говорити про взаємозв'язок цих шляхів, оскільки деякі білки, пептиди, що утворилися в реакціях за участю ферментів нелізосомальной локалізації, можуть бути гідроліз у лізосомах і навпаки.
З вищесказаного стає очевидним, що протеолітична система нелізосомальной локалізації на відміну від лізосомальної, де здійснюється генералізований розпад білка, має відношення до утворення активних форм молекул пептидної природи, необхідних для функціонування клітини, організму, тобто ці дві системи розрізняються за своїм функціональним призначенням.
У нервовій тканині виявлені ферменти, які беруть участь в модифікації деяких нейроспецифічних білків, в обміні нейропептидів. Ці та подібні за функціональним призначенням пептідгідролази нелізосомальной локалізації представляють винятковий інтерес для розуміння нейрохімічних механізмів функціонування нервової системи. У вивченні пептідгідролаз нелізосомальной локалізації нервової тканини останнім часом досягнуті значні успіхи. Огляд робіт з цим ферментам, який буде представлений нижче, є свідченням великого інтересу до пептідгідролазам нервової тканини нелізосомальной локалізації, і разом з тим це лише перші кроки у з'ясуванні функціональної ролі цієї групи пептідгідролаз.
Характеристика протеолітичних ферментів нервової тканини нелізосомальной локалізації та їх біологічна роль
Пептідгідролази нелізосомальной локалізації порівняно з такими лізосом вивчені в меншій мірі. Причиною цьому було безліч факторів, серед яких можна виділити тривалий час існувало уявлення про роль внутрішньоклітинних пептідгідролаз, як апараті деградації білка і більш високу активність ферментів лізосом у порівнянні з іншими. Лізосомальні пептідгідролази були першими у ряді досліджуваних тканинних протеїназ. Цьому сприяли і фактори методичного характеру (доступність субстратів, розробка методів тестування), і досягнення в галузі біохімії та суміжних наук. Зокрема, відкриття Де Дювом лізосом в значній мірі стимулювало вивчення лізосомальних ферментів, у тому числі лізосомальних пептідгідролаз мозку.Пептідгідролази нелізосомальной локалізації нервової тканини почали вивчатися з деяким запізненням у порівнянні з лізосомальних, але на сьогодні йде значне випередження у з'ясуванні фізико-хімічних властивостей та ролі ферментів нелізосомальной локалізації. Серед пептідгідролаз нервової тканини нелізосомальной локалізації у відносно кращій мірі вивчені і інтенсивно досліджуються в наші дні кальцій-залежні протеїнази та ферменти обміну регуляторних пептидів. Інтерес до цих ферментів цілком зрозумілий, оскільки вони беруть участь в обміні якщо не нейроспецифічних білків і пептидів, то таких, зміст яких у нервовій тканині значно вище в порівнянні з іншими органами і тканинами. У зв'язку з цим, можна вважати, що біологічна роль пептідгідролаз нервової тканини відображає специфіку обмінних процесів, розкриття яких необхідно для розуміння нейрохімічних механізмів діяльності нервової системи.
Ендопептидаз
До ендопептидаз відносяться пептид-гідролази, що каталізують гідроліз пептидних зв'язків всередині білкової молекули. В даний час у нервовій тканині виявлено кілька ендопептидаз нелізосомальной локалізації. Слід зазначити, що в цитоплазмі виявлено лише дві ендопептидаз, здатні каталізувати гідроліз високомолекулярних білків (кальпаін і мультікаталітіческій протеїназно комплекс), решта ендопептидаз цитоплазми і плазматичної мембрани (ендопептидаз.,.,., Пролілендопептідаза) здатні розщеплювати лише порівняно короткі пептиди, довжина яких, як правило, не перевищує - амінокислотних залишків. У секреторних везикулах міститься достатньо багато ендопептидаз, здатних розщеплювати високомолекулярні білки, проте практично всі вони мають суворої субстратної специфічністю і здатні розщеплювати тільки субстрати, що містять пари залишків основних амінокислот. Нижче наведено характеристику найбільш важливих і відносно добре вивчених ендопептидаз нервової тканини нелізосомальной локалізації.Сигнальні пептидази
Сигнальні пептидази видаляють сигнальний пептид від препробелка і грають центральну роль в секреторному шляху, а також в доставці білків у межмембранное простір мітохондрій. Каталітичний механізм розщеплення препробелков і фізико-хімічні властивості ферментів, що здійснюють його, маловивчений. Проте вважають, що існує кілька сигнальних пептидаз, що належать до нового сімейства серинових протеаз, що володіють специфічністю до певної послідовності гідрофобних амінокислот і виявляють максимальну активність при нейтральних значеннях pH.Прогормонконвертази
До родини прогормонконвертаз (фурінових ендопептидаз) в даний час відносять ряд субтілізінових ендопептидаз, локалізованих в секреторних везикулах різних тканин. Ці ферменти розщеплюють різні пропептид по парах основних амінокислот. Вони мають подібні фізико-хімічні, каталітичні та імунологічні властивості, але відрізняються за значеннями молекулярної маси, пов'язаними з відмінностями у будові С-кінцевого домену. Вони виявляють максимальну активність при pH, -,, активуються іонами Ca +, ингибируются ЕДТА.У тканинному, регіональному та клітинному розподілі різних ферментів даного сімейства виявлені суттєві відмінності. Так, фурин широко поширений у всіх тканинах організму, тоді як PC / і PC локалізовані, в основному, в ендокринних і нейроендокринних клітинах, а PC виявлена в насінниках. У нейрональних клітинах, які здійснюють процесинг ПОМК, експресується PC, але не PC /.
У субстратної специфічності зазначених ферментів також виявлені деякі відмінності. Так, PC розщеплює хроматогранін A, а PC / - ні, PC / розщеплює проінсулін переважно при Arg-Apr, а PC - при Lys-Arg.
В даний час не викликає сумнівів, що прогормонконвертази залучаються до процесинг попередників біологічно активних пептидів і секретується білків. Ці ферменти не є пептид-специфічними, але відмінності в їх субстратної специфічності можуть сприяти утворенню різних продуктів з одних і тих же попередників у різних тканинах.
Са + - залежна нейтральна протеиназа
Ca +-активована нейтральна протеиназа (CANP, кальпаін, Ca +-залежна нейтральна протеиназа, (К.Ф. ...)) вперше виявлена в головному мозку щура Guroff. Фермент виділений і очищений з головного і спинного мозку, а також інших тканин різних видів тварин.CANP з різних джерел має оптимум pH при pH, -, з максимумом при pH, -,, він є метал-залежною тіолової протеїназ і вимагає для прояву активності присутності відновлюють реагентів. Фермент інгібується хелатирующими агентами; N-етілмалеімідом, ПХМБ, ПХМФС, іодуксусной кислотою; інгібіторами тіолових протеїназ лейпептіном, антіпаіном і мерсалілом; N, a-тозіл-L-лізин хлорметілкетоном; додецилсульфатом натрію; сечовиною; і поліфосфатами АТФ, АДФ, ІТФ і специфічним діпептідним інгібітором КБЗ-Val-Phe. L-тозіламід --- фенілетілхлорметілкетон, пепстатін, апротинін, ФМСФ, бестатін, фосфорамідон, інгібітори трипсину з сої і Ліми не впливають на активність кальпаіна.
Кальпаін є Ca +-залежним металоферментів. За чутливості до іонів Ca + виділяють три форми ферменту:
а) CANP I (mCANP) - кальпаін, активується мікромолярнимі концентраціями кальцію, проявляє половину максимальної активності при концентрації іонів Ca + близько мкМ, максимальну - близько мкМ;
б) CANP II (mCANP) - кальпаін, активується мілімолярнимі концентраціями кальцію, проявляє половину від максимальної активності при концетраціі кальцію - мкМ, максимальну - - мМ;
в) CANP III - проявляє максимальну активність при концентрації Ca + мкМ, піддається швидкому автолизу, після чого проявляє максимальну активність у присутності, мкМ Ca +.
Пептидні картування трьох форм кальпаіна з різною чутливістю до іонів Ca + показало, що всі три форми складаються із загальних пептидів, достовірних відмінностей між цими формами не виявлено. Моноклональні антитіла, отримані до CANP II, в однаковій мірі реагують і з CANP I і III.
CANP також активується іонами Sr + і Ba +, іони Cu +, Pb + та Zn + інгібують його, інші двовалентні іони не впливають на активність ферменту.
І m-і mCANP можуть бути представлені як одиночної поліпептидного ланцюгом з молекулярною масою близько кДа, так і гетеродімер, що складаються з однієї великої субодиниці з молекулярною масою близько кДа і - кДа і малої субодиниці, причому молекулярна маса малої субодиниці в залежності від джерела та способу виділення може коливатися від кДа до кДа. Крім того, є повідомлення про виявлення трьох високомолекулярних форм CANP з молекулярною масою в області - кДа і низькомолекулярної форми (- кДа). Всі форми мали дуже близькі, але не ідентичні імунологічні властивості. У присутності іонів Ca + всі форми CANP піддаються швидкому автолизу. Мабуть, така гетерогенність CANP може бути обумовлена не тільки існуванням всіх цих форм in vivo а й появою їх в результаті автолізу при очищенні. Слід також зазначити, що для активації CANP II і III необхідні концентрації Ca +, що значно перевершують фізіологічні, тому в організмі ці форми є, фактично, проферменту.
І кальпаін I, і кальпаін II в нервовій тканині виявляються як у розчинній, так і в зв'язаній з мембранами і цитоскелетом формах, причому якщо на частку мембранозв'язаних mCANP доводиться -% від загальної кількості mCANP в клітці, то на частку мембранозв'язаних mCANP припадає близько% від загального колічесва mCANP. Мембранозв'язаних форма CANP асоційована переважно з мієліном, але можна знайти й у синаптичних мембранах.
CANP виявлена практично у всіх тканинах ссавців. Її утримання в ЦНС досить висока. Найбільша активність кальпаіна виявляється в спинному мозку, дещо менше - у амігдали, середньому мозку і білій речовині мозочка. Активність ферменту в корі великих півкуль і сірій речовині мозочка досить низька. Тобто, найбільш високий вміст кальпаіна спостерігається в багатих мієліном областях. Фермент виявлений як в нейронах, так і в глії. Він локалізований переважно в нейронах неокортексу і пірамідних нейронах гіпокампу, ідентифікований у перікаріоне і проксимальних дендритах цих нейронів.
CANP розщеплює більшість білків цитоскелету і нейрофіламентів, білки мікротрубочок, основний білок мієліну, гліальних фібрилярний кислий білок, тубулін, спектрин, міофібріллярного білки і окислену B ланцюг інсуліну, віментин, рецептор фактора росту епідермісу, швидко транспортуються білки, cdk активатор білка p, еукаріотичний фактор ініціації G. Кальпаін також активує кальцій-активована фосфолипид-залежну протеинкиназу, здійснює обмежений протеоліз фодріна. Є відомості про те, що CANP розщеплює попередник кіоторфіна, динорфин -, BAM-P, a-і b-неоендорфіни, ангіотензин I і нейротензин, а також синтетичні субстрати Suc-Leu-Met-NHMec, Suc-Leu-Tyr-NHMec, Boc-Val-Leu-Lys-NHMec, Suc-Leu-Leu-Val-Tyr-NHMec, Boc-Leu-Thr-Arg-NHMec.
Активність ферменту пригнічується ендогенними інгібіторами тіолових протеїназ цістатінамі, кініногенамі, інгібіторами тіолових протеїназ з плазми крові. Крім цих неспецифічних інгібіторів, в різних тканинах тварин, у тому числі і мозку, виявлені специфічні інгібітори CANP - кальпстатіни, які не впливають на активність інших протеїназ. Інгібітори з різних тканин мають дещо відмінні властивості, їх молекулярна маса коливається від кДа до кДа. Однак високомолекулярні кальпстатіни, що мають кілька інгібіторних центрів, можуть піддаватися протеолізу, при цьому утворюються фрагменти, що зберігають інгібіторний активність, але мають меншим числом зв'язування з ферментом. Молекулярна маса самого короткого фрагмента, що зберігає інгібіторний активність, становить кДа. Тобто, всі різноманітні форми кальпстатінов, виявлені в різних тканинах, можуть, мабуть, утворюватися з одного попередника в результаті його протеолитического розщеплення різної глибини. При взаємодії кальпстатіна з CANP відбувається протеоліз кальпстатіна, при цьому утворюються пов'язані з ферментом фрагменти, що пригнічують його активність. Розподіл інгібітора CANP в ЦНС відповідає такого CANP, особливо mCANP.
У різних тканинах виявлений ендогенний активатор CANP. Активатор CANP з мозку являє собою термостабільний гомодимера з молекулярною масою кДа, він підвищує активність тільки мікро-кальпаіна приблизно, але при цьому не змінює спорідненості ферменту ні до субстрату, ні до іонів Ca +. Активатор кальпаіна зв'язується з каталітичної кДа субодиницею ферменту, викликаючи дисоціацію гетеродімер ферменту, а потім підсилює Автоліз каталітичної субодиниці, що і призводить до активації кальпаіна. У мозку виявлені розчинна і пов'язана з мембранами (цитоскелетом) форми активатора.
Виходячи із здатності CANP з високою спорідненістю гідролізувати багато білків мікротрубочок і білки цитоскелету, видається, що основні функції кальпаіна нервової системи полягають у обмеженому протеолизе цих білків, що може призводити до зміни фізико-хімічних і функціональних властивостей даних білків в залежності від потреби клітини. Фермент, ймовірно, може брати участь у регуляції концентрації різних рецепторів на поверхні клітинних мембран як шляхом їх прямого протеолізу, так шляхом протеолізу фодріна. Крім того, CANP активує кальцій-активована фосфолипид-залежну протеинкиназу, втягується у внутрішньоклітинний відповідь на вплив деяких гормонів, і гідролізує еукаріотичний фактор ініціації G. Таким чином, обмежений протеоліз кальпаіном специфічних білків може бути частиною внутрішньоклітинного механізму дії деяких гормонів. CANP також втягується в процеси діміелінізаціі і клітинного апоптозу.
Синаптична локалізація CANP, його участь у гідролізі деяких нейропептидів, викликає спокусу припустити можливість її участі в обміні біологічно активних пептидів, проте кальпаін локалізований на внутрішній, а не на зовнішній поверхні синаптичної мембрани і тому навряд чи може залучатися до деградацію нейропептидів in vivo.
Нейтральна ендопептидаз
Ендопептидаз. (NEP, нейтральна ендопептидаз, енкефаліназа, енкефаліназа A, непрілізін, CALLA) - інтегральний трансмемранний білок плазматичних мембран, що каталізує розщеплення пептидних зв'язків усередині низькомолекулярних пептидів з N-кінця залишків гідрофобних амінокислот. Вона виділена і очищена з нирок, сім'яників, гіпофіза, мозку, стріатума різних видів тварин. Фермент з різних джерел має дуже близькі імунологічні та фізико-хімічні властивості, але відрізняється ступенем глікозилювання. Тому молекулярна маса ферменту з різних органів і тканин варіює в межах від кДа до кДа. Є одиничне повідомлення про виявлення форми NEP з Mr близько кДа, проте наявність цієї форми може бути обумовлено агрегацією молекул ферменту за допомогою дисульфідних містків. Розходження в ступені глікозилювання можуть зумовлювати і коливання pI від, до,.NEP проявляє максимальну активність при pH близько, і є Zn +-залежної металлоендопептідазой. Вона сильно пригнічується о-фенантроліном, ЕДТА, дітіотреїтолу, хімостатіном, фосфатом і NaCl, специфічними інгібіторами тіорфаном і фосфорамідоном та іншими синтетичними інгібіторами. N-етілмалеімід, ПХМБ, ФМСФ, апротинін, пуроміцін, бацитрацин, інгібітори АПФ каптоприл, SQ, SQ не впливають на її активність. Активність ферменту пригнічується деякими біологічно активними пептидами та їх фрагментами: Leu-енкефалінів (IC мкМ), Met-енкефалінів (IC мкМ), ангіотензину I і II (IC мкМ), брадикініну (IC мкМ), Tyr-Gly-Gly-Phe ( IC мкМ). Не виключено, що in vivo вищеперелічені пептиди можуть брати участь у регуляції активності ферменту.
Нейтральна ендопептидаз розщеплює низькомолекулярні пептиди (з молекулярною масою, як правило, не більше Так, єдиний виняток інтерлейкін b), які складаються не менше ніж з амінокислотних залишків з N-кінця гідрофобних амінокислот. Найбільш специфічним субстратом для ферменту слід вважати данс-Gly-pNOPhe-bAla (K m мкМ), однак не виключено, що і він може розщеплюватися відмінними від NEP ендопептидаз. Ендопептидаз. in vitro розщеплює різні біологічно активні пептиди та їх фрагменти з K m порядку - мкМ.
NEP широко поширена в тканинах ссавців. Максимальна кількість ферменту міститься у нирках, приблизно в рази менше - в сім'яниках, ще в рази менше - у лімфатичних вузлах. Зміст ферменту в різних відділах кишечника складає -%, у підшлунковій залозі, надниркових, аденогипофизе і спинному мозку - близько% від такого в нирках. У відділах головного мозку вміст ферменту в - разів менше, ніж у спинному мозку. Максимальна активність NEP виявлена в стріатонігральном шляху, в - раз нижче (у порядку убування) - у мозочку, корі великих півкуль і таламусі.
У нервовій системі NEP виявлена в нейронах, шваннівські клітинах периферичних нервів, формують мієлін, гонадотропних клітинах гіпофіза. Фермент локалізований на пресинаптической і постсинаптичної мембранах і мембранах терминалей аксонів. На мембранах дендритів і клітин глії він не виявляється. У стріатонігральном шляху фермент пов'язаний з аферентними волокнами. Показана локалізація молекул NEP поблизу m-і / або d-опіоїдних рецепторів і рецепторів речовини P.
Вважають, що біологічна роль NEP в ЦНС полягає в генералізованої деградації нейропептидів після зв'язування останніх з рецепторами і модуляції нейропептидів після їх секреції з пресинаптичної мембрани. Однак NEP не є ферментом, що відповідає за деградацію одного якогось певного нейропептида або групи нейропептидів, а втягується в деградацію великого числа нейропептидів.
Ендопептидаз
Ендопептидаз. (КФ ...) - цинк-залежний металоферментів, складається з однієї поліпептидного ланцюга з молекулярною масою від кДа до кДа, проявляє максимальну активність при pH близько,, активується дітіотреїтолу. Він інгібується ЕДТА, ЕГТА,-фенантроліном, N-етілмалеімідом, гідроксімеркурійбензоатом і специфічним інгібітором N-[- (R, S)-карбокси - фенілпроліл]-Ala-Ala-Phe-п-амінобензоатом. ФМСФ не впливає на його активність.Найбільш високий вміст ферменту виявлено в мозку, сім'яниках і гіпофізі, в інших тканинах вміст ферменту дуже низька. У мозку найбільш висока активність ферменту знайдена в клітинах Пуркіньє мозочка, клітинах зубчастої звивини гіпокампа і окремих ядрах гіпоталамуса. Ендопептидаз. виявлена як в нейронах, так і в клітинах глії. Близько% ферменту знаходиться в розчинній формі та% пов'язано з мембранами.
Ендопептидаз. перетворює деякі проенкефалін і продинорфіну-відбуваються пептиди в енкефаліни і деградує різні біологічно активні пептиди: брадикінін, нейротензин ангіотензину I і II, рилізинг фактор лютеїнізуючого гормону розщеплює людський білок-попередник амілоїду.
Специфічний інгібітор ферменту N-[- (R, S)-карбокси - фенілпроліл]-Ala-Ala-Phe-п-амінобензоат блокує утворення Leu-енкефаліну з динорфінів -, a-і b-неоендорфінов і Met-енкефаліну з Met- енкефалінів-Arg-Gly-Leu, викликає антіноцепцію і сильне зниження артеріального тиску.
В даний час не викликає сумнівів, що ендопептидаз. втягується в обмін біологічно активних пептидів, зокрема освіта енкефалінів з коротких попередників, в деградацію брадикініну і рилізинг-фактора лютеїнізуючого гормону.
Ендопептидаз. (Нейролізін, КФ ...) виявлена в розчинній і в мембранної фракціях мозку і нирок, показано, що фермент є у астроцитах. Обидві форми ферменту мають дуже близькими властивостями, мають молекулярну масу близько кДа, pI, -,, складається з однієї поліпептидного ланцюга і не є глікопротеїном. Фермент проявляє максимальну активність при pH,, інгібується дітіотреїтолу, ЕДТА і N-(фенілетілфосфоніл)-Gly-L-Pro-L-аміногексановой кислотою; інгібітори АПФ і ендопептидаз. і. не впливають на його активність. Фермент розщеплює нейротензин, брадикінін, речовина P, ангіотензину I і II, люліберілін, динорфінів - і - і a-неоендорфін. Динорфин - є потужним інгібітором (IC =, мкМ) ендопептидаз. і не розщеплюється нею, тому Barelli et al. вважають, що динорфин - бере участь у регуляції концентрації нейропептидів in vivo за допомогою інгібування активності ендопептидаз .. Вважають, що in vivo фермент втягується в обмін біологічно активних пептидів, але він не є пептид-специфічним, як можна подумати з його назви - «нейролізін».
Пролілендопептідаза
Пролілендопептідаза (КФ ...) розщеплює пептидні зв'язку з С-кінця проліну. Фермент мозку має Mr кДа, проявляє максимальну активність при рН,, інгібується діізопропілфторфосфатом і КБЗ-Pro-проліналом, активується дітіотреїтолу. Найбільш висока активність ферменту в мозку виявлена в корі великих півкуль, стріатумі і гіпокампі, перепади рівнів активності ферменту в мозку не перевищують - раз. Він гідролізує пептиди, що містять від до амінокислот, розщеплює тіроліберін, ангіотензин, брадикінін, нейротензин, речовина P. Ймовірно, біологічна роль ферменту полягає в гідролізі пролін-містять пептидів.Динорфин-перетворює фермент
Динорфин-перетворює фермент - тіол-залежна ендопептидаз, що розщеплює пропептид за поодинокими залишкам основних амінокислот. Має молекулярну масу приблизно кДа, оптимум pH між, і,, інгібується ПХМБ. Висока активність ферменту виявлена в гіпофізі, надниркових і мозку Регіональний розподіл ферменту відповідає такого динорфінів. Фермент локалізована в секреторних везикулах.Він розщеплює динорфин B-з утворенням динорфінів B-і динорфінів B-, перетворює АКТГ - у АКТГ - і динорфин A в Leu-енкефалінів, Leu-енкефалінів-Arg і Leu-енкефалінів-Arg-Arg. На підставі cовпаденія регіонального розподілу ферменту з розподілом динорфінів B-припускають, що фізіологічна роль динорфин-перетворюючого ферменту полягає в утворенні динорфінів B-, однак не виключено, що він може залучатися в освіту та інших нейропептидів.
Тіолових прогормон-конвертаза
Прогормон тіолових протеаза - тіолових ендопептидаз секреторних везикул, що розщеплює пептидні субстрати з моно-і діосновним сайтам процесингу з обох сторін (N-і C-). Являє собою одноланцюговий кДа глікопротеїн з pI, і оптимумом pH,. Для прояву активності вимагає ДТТ, інгібується іодацетамідом, п-гідроксімеркурійбензоатом, хлоридом ртуті, цістатіном C, (D-Tyr)-Glu-Phe-Lys-Arg-CHCl, КБЗ-Leu-Val-Gly-NH і КБЗ-Arg-Leu -Val-Gly-NH. Розщеплює попередники енкефаліну BAM-P, пептиди E і F по ді-і моноосновним залишкам, утворюючи в кінцевому підсумку Met-енкефалінів.
Вважають, що PTP є основним ферментом процесингу, що втягуються в перетворення попередників енкефаліну, що відрізняється від інших ендопептидаз процесингу, включаючи субтілізіновие прогормон-конвертази і проопиомеланокортина-перетворює фермент.
АТФ, убіквітин-залежна мультікаталітіческая протеиназа
Мультікаталітіческій протеїназно комплекс (S протеосома) вперше виділений в м. з гіпофіза бика. Надалі було виявлено, що комплекс проявляє активність тільки по відношенню до убіквітірованним білкам і для своєї активації вимагає АТФ. Комплекс має молекулярну масу кДа, складається приблизно з субодиниць двох типів з молекулярної масою - кДа. a-субодиниці є структурними, не володіють ферментативною активністю і грають важливу роль в збірці комплексу. Комплекс містить кілька підродин b-субодиниць, що володіють пептідазной активністю. S протеосома проявляє хімотрипсиноподібну, тріпсіноподобную і постглутаміл-гідролазних активність при нейтральних і слаболужних значеннях pH, активується ДТТ, інгібується N-етілмалеімідом і ДФФ.У вільному вигляді протеолітична активність S протеасоми незначна. Початковим етапом розпаду білка за участю мультиферментного комплексу є його убіквітірованіе, що протікає за участю АТФ. Потім в результаті АТФ-залежного процесу S протеосома з'єднується з S регуляторним комплексом. При цьому утворюється S протеосома, швидко гідролізується убіквітірованний білок при участі АТФ в основному до октапептиду.
У мозку S протеасоми локалізовані перевагу в цитоплазмі нейронів, але виявляються і в ядрах.
Припускають, що початковим етапом деградації більшості цитоплазматичних білків є АТФ, убіквітин-залежний протеоліз
Література:
1. Азарян А.В. Пептідгідролази нервової системи та їх біологічні функції / / Єреван. - Айастан. - 1989. - 208 с.
2. Ашмарин І.П., Каменська М.А. Нейропептиди в синаптичній передачі / / ВІНІТІ. Сер. фізіолог. чол. живий. - 1988. - 34. - 184 с.
3. Гомазков О.А., Грігорьянц О.О. Регуляція біосинтезу енкефалінів: біохімічні і фізіологічні аспекти / / Усп. сучас. біол. - 1989. - 108, № 1 (4). - С. 109-124.
4. Єлісєєва Ю.Є., Орєхович В.М. Виділення та вивчення специфічності карбоксікатепсіна / / Докл. АН СРСР. - 1963. - 153. - С. 954-956.
5. Корніш-Боуден Е. Основи ферментативної кінетики. - М.: Світ, 1979. - 190 с.
6. Палладін О.В., Бєлік Я.В., Полякова Н.М. Білки головного мозку та їх обмін .- Київ: Наукова думка, 1972 .- 316 с.
7. Adams E., Smith EL Proteolytic activity of pituitary extracts / / J. Biol. Chem. - 1951. - 191, N 3. - P. 651-658.
8. Панченко Л.Ф., Фірстова Н.В., Мітюшина Н.В., Генгін М.Т. Регуляторні пептиди і ферменти їх обміну при стресі / / Нейрохімія. - 2000. - 17, № 2. - С. 83-92.
9. Маррі Р., Греннер Д., Мейес П., Родуелл В. Біохімія людини: в 2-х томах. - М.: Світ, 1993. - 795 с.
10. Нерохімія / Под ред. Ашмаріна І.П. і Стукалова П.В. - М.: Інст. Біомед. хімії РАМН, 1996 .- 469 c.