загрузка...
 
МЕХАНИЗМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ИЗБЫТОЧНОГО ПРОТЕОЛИЗА
Повернутись до змісту

МЕХАНИЗМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ИЗБЫТОЧНОГО ПРОТЕОЛИЗА

Протеолитические ферменты потенциально опасны тем, что способны разрушать самые разнообразные белки собственных клеток и межклеточных пространств. Для предупреждения безудержного протеолиза существуют специальные механизмы контроля. Они разнообразны и нанелены на ограничение ферментативной активности протеиназ. Известны разные способы защиты от чрезмерного протеолиза.

Защита путем пространственного отграничения протеиназ. Наиболее очевидным примером являются лизосомы, мембрана которых не позволяет содержащимся в них протео- литическим ферментам воздействовать на белки цитозоля. В протеасомах роль такого препятствия выполняют регуляторные комплексы, пропускающие к каталитическим центрам лишь строго определенные белковые молекулы.

Синтез протеиназ в виде неактивных предшественников. Этот способ сдерживания протеолитического потенциала ферментов обеспечивает безопасную транспортировку их к месту назначения (например, синтезируемые в виде зимогенов протеиназы поджелудочной железы не вызывают повреждений этого органа, становясь активными только после поступления в полость кишки). А для протеиназ плазмы крови циркуляция их в форме проферментов позволяет поддерживать постоянную готовность к быстрому активированию, приводящему к «включению» соответствующей функции (например, функции свертывания крови).

Защита белка от протеолитической атаки. Наиболее распространенным способом, позволяющим защитить белковую молекулу от возможного воздействия протеиназ, является ее гликозилирование. Олиго- и полисахаридные цепи, присоединяемые к белку в ходе постсин- тетической модификации, затрудняют доступ протеолитических ферментов к его пептидным связям. Недаром почти все белки плазмы крови являются гликопротеинами (едва ли не единственное исключение составляют альбумины). Внеклеточный домен рецепторных белков тоже, как правило, несет на себе олигосахарид- ные цепочки. Участвуя в распознавании лиганда, они, кроме того, еще и защищают рецептор от разрушения внеклеточными протеиназами.

Защита эндогенными ингибиторами про- теиназ. В последние десятилетия выявлены белки, способные подавлять действие протео- литических ферментов в организме. Их назвали эндогенными ингибиторами протеиназ (менее удачное обозначение - антипротеиназы). Особенно много таких защитников вне клеток, - прежде всего, в крови. Каждый из них может блокировать разные протеиназы, но, как правило, в рамках лишь одной из 4 главных групп этих ферментов. Поэтому различают эндогенные ингибиторы сериновых, тиоловых, аспар- татных протеиназ и металлопротеиназ. Для плазмы крови типичны ингибиторы сериновых протеиназ (серпины), на долю которых приходится ~ 2% от общего содержания белков в ней. Примерно 70% их совокупного антипротеолити- ческого потенциала принадлежит щ-антитрип- скну (о^-АТ), который наибольшее предпочтение отдает эластазе (из-за чего предлагалось называть его антиэластазой или агпротеиназным ингибитором; изначальное обозначение, тем не менее, устояло). К числу других относятся антитромбин III и а2-антиплазмин, играющие важную роль в регуляции свертывания крови и фибринолиза. Угнетающий эффект серпинов обусловлен их свойствами «плохого субстрата»: протеиназа успешно расщепляет подходящую пептидную связь в таком ингибиторе, но не может освободиться от ацильного продукта реакции, который остается ковалентно фиксированным на активном центре и блокирует его.

Отдельного описания заслуживает еще один ингибитор - а2~макроглобулин (а2-МГ). Этот гетеротетрамерный гликопротеин плазмы (~ 700 кДа) способен инактивировать очень многие протеиназы, причем, всех 4 групп. Такая всеядность обеспечивается строением особой зоны (39 АО), которую назвали «приманочной» из-за наличия в ней набора пептидных связей, отвечающего «вкусам» самых разных эндопептидаз. Расщепление любой из них влечет за собой конформационную перестройку этого ингибитора, благодаря которой атакующая протеиназа «проваливается» в особую нишу («ловушку») на поверхности а2-МГ. В ней фермент фиксируется еще и ковалентно, ибо поблизости есть так называемая тиоп-эфирная петля. Она представляет собой последовательность ...-цис-гли-глу-глн-..., в которой за счет радикалов цистеина и глутамина возникла тио- эфирная связь —S-C(O)-. Эта «напряженная» связь очень нестабильна, а потому легко гидролизуется. Но чаще она расщепляется с освобождением группы —SH и вовлечением карбонильной группы в более устойчивое соединение с гидроксильной или аминогруппой како- го-либо вещества. Протеиназа, захваченная а2- макроглобулином, обычно и оказывается таким веществом. Каталитический центр фермента остается при этом свободным, но способен гидролизовать лишь небольшие пептиды, т.к. крупным белковым молекулам доступ к нему затруднен краями «ловушки».

Попадание протеиназы в «ловушку» вызывает дальнейшие конформационные подвижки в молекуле а2-МГ. В результате открывается замаскированный ранее участок, способный взаимодействовать со специфическим рецептором на поверхности макрофагов и некоторых других клеток. В итоге весь комплекс ингибитора с протеиназой поглощается клеткой, где и подвергается тотальному протеолизу до аминокислот. Следовательно, а2-МГ является не просто универсальным ингибитором протеолитичееких ферментов, но уникален еще и тем, что выполняет роль своеобразного «чистильщика» крови от всяких протеиназ, — как собственного организма, так и попавших извне. На интенсивность этой функции указывает кратковременность его существования: То,5 составляет от 3 до 7 мин.

Таким образом, в целом механизмы защиты надежно контролируют деградацию белков. При этом лимитируют они не только работу малоспецифичных ферментов, но и процессы ограниченного протеолиза, реализуемые протеиназами высокой избирательности.



загрузка...