Обмен нейропептидов. Роль ферментов обмена нейропептидов
Уровень нейропептидов определяется соотношением скоростей их синтеза и деградации.
Нейропептиды синтезируются в организме на рибосомах гранулярного эндоплазматического ретикулума в виде высокомолекулярных неактивных предшественников (препропептидов. В состав последних могут входить аминокислотная последовательность как одного, так и нескольких нейропептидов. Известно много белков, содержащих в своей структуре последовательности нейропептидов: предшественник гонадотропин-рилизинг-фактора, проопиомеланокортин, препроэнкефалин А, продинорфин (препроэнкефалин В) и другие.
Все препропептиды содержат на N‑конце сигнальную последовательность из 15–20 остатков гидрофобных аминокислот. Нейропептиды, входящие в состав предшественника, как правило, ограничены с C- и N‑концов парами остатков основных аминокислот – аргинина и лизина.
Сигнальная последовательность препропептидов необходима для взаимодействия с рецепторами эндоплазматического ретикулума и переноса предшественника нейропептида в просвет ретикулума. В цистернах эндоплазматического ретикулума под действием сигнальной эндопептидазы происходит отщепление сигнальной последовательности, а также N‑гликозилирование и формирование характерной для полипептида третичной структуры, которая препятствует обратному выходу белка в цитоплазму. Посттрансляционная модификация, включающая гликозилирование, амидирование, ацетилирование или сульфирование, предотвращает нарушение процессинга и образование нетипичных пептидов.
Для получения активных форм, полипептиды подвергаются посттрансляционному процессингу, одним из основных механизмов которого является ограниченный протеолиз.
Процессинг биологически активных пептидов осуществляется при передвижении молекул пропептидов по гранулярному эндоплазматическому ретикулуму, комплексу Гольджи и в секреторных везикулах. Секреторные везикулы содержат полный набор ферментов, необходимых для процессинга и специальные системы поддержания pH внутри везикул.
Процессинг нейропептидов внутри секреторных везикул включает в себя эндо- и экзопротеолитические реакции. Эндопротеолиз осуществляется при действии трипсиноподобных протеиназ (проопиомеланокортин-превращающего фермента, продинорфин-превращающего фермента, тиоловой прогормонконвертазы, субтилизиновых эндопептидаз семейства фурина, PC1, PC2, PC3 и PC4). В результате происходит расщепление пропептидов по парам остатков основных аминокислот.
Продукт, образовавшийся после действия эндопептидаз, далее подвергается экзопротеолизу с участием аминопептидазо-В- и / или карбоксипептидазо-В-подобных ферментов. В результате происходит удаление «лишних» N- и / или С-концевых остатков основных аминокислот.
Известно, что в различных тканях из одного белкового предшественника образуются различные нейропептиды. Так из проопиомеланокортина в аденогипофизе образуются преимущественно АКТГ, β-липотропин и β-эндорфин. В промежуточной доле гипофиза они подвергаются дальнейшему расщеплению с образованием α-меланоцитстимулирующего гормона и фрагментов β-эндорфина. Тканевая специфичность, по-видимому, может быть связана с различным набором ферментов в разных тканях и / или с различными способами регуляции их активности. Поэтому представляет интерес изучение ферментов процессинга со сходной (но не идентичной) субстратной специфичностью. Такие исследования интересны не только для выяснения вопросов, связанных с функционированием данных ферментов, но и для понимания механизмов образования различных нейропептидов из одних и тех же предшественников в разных тканях.
Также смотрите:
Перспективы развития биотехнологии
Центральная проблема биотехнологии - интенсификация биопроцессов как за счет повышения потенциала биологических агентов и их систем, так и за счет усовершенствования оборудования, применения биокатализаторов (иммобилизованных ферментов и клеток) в промышленности, анал ...
Пульсирующий ритм развития сложных систем
Путь к единению, к интеграции различных частей в целое не является равномерным, постоянным и однонаправленным. Эволюционное восхождение ко все более сложным формам и организациям проходит через ряд циклов распада и интеграции, отпадения от целого и включения в него, т ...
Методы проведения процессов микробиологических трансформаций
Несмотря на разнообразие биотрансформаций стероидов, методы проведения микробиологических реакций довольно единообразны. При поисковых работах, где не требуется или нет возможности применять большие количества вещества, ограничиваются проведением реакции в колбах на к ...