Биологический каталог




Нейрохимия: Учебник для биологических и медицинских вузов

Автор И.П.Ашмарин, А.Е.Антипенко, В.В.Ашапкин, Г.Г.Вольский, С.А.Дамбинова и

ых рецепторов, связавшихся со своим лигандом. В последнее время эта форма введения информации через мембрану в цитоплазму клетки привлекает все большее внимание.

Представленные данные свидетельствуют о существенном вкладе сократительных белков в обеспечение специфических функций нервной ткани. Среди рассмотренных выше цитоске-летных белков не охарактеризованы белки миелина, т.к. кроме скелетных, они выполняют ряд функций, связанных с проведением импульса по аксону. Они описаны далее в подразделе 3.6 настоящей главы.

3.4 НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ - ФЕРМЕНТЫ

Первым ферментным нейроспецифическим белком, открытым в 1968 г. Б. Муром и Р. Пересом в мозге крупного рогатого скота, оказался белок 14-3-2; название он получил по номерам хроматографических и электрофоретических фракций. 14-3-2 оказался ферментом — енолазой. В настоящее время показано, что енолаза, встречающаяся во всех тканях и органах животных и человека, построена из двух типов субъединиц — а и у, причем именно у-субъединица является нейроспецифической. В нервной ткани встречаются следующие изоформы енолазы: аа-неспецифическая енолаза, идентичная енолазе печени (локализована в глиальных клетках); ау — гибридная форма, обозначав -

85

мая как белок 14-3-1, и уу — нейроспецифический изоэнзим ено-лазы (белок 14-3-2), локализованный только в нейронах.

Молекулярная масса белка 14-3-2 близка к 80 кД. Как и белок S-100, он содержит относительно много дикарбоновых кислот (изоэлектрическая точка около рН 5). Интересно, что эта изоформа термостабильна до температуры 50°С, Значительно различаются и периоды полужизни изоферментов енолазы: для уу-димера он равен 320 мин, а для аа-димера — 15 мин.

Белок 14-3-2 широко распространен в ЦНС и ПНС млекопитающих и птиц. Его количество составляет около 1,5% от общих растворимых белков мозга. В отличие от белка S-100 он локализован главным образом в нейронах, а в клетках нейрог-лии его содержание незначительно.

Белок 14-3-2 сосредоточен в сером веществе больших полушарий. В других органах и тканях человека этот белок отсутствует или содержится в количествах, в 50-100 раз меньших. Иммуно-химическим методом показано, что в постнатальный период развития головного мозга крыс белок 14-3-2 наиболее интенсивно синтезируется в гиппокампе и синаптических мембранах. В опытах с дегенерацией зрительного нерва было обнаружено снижение содержания и интенсивности метаболизма белка 14-3-2.

По своей внутриклеточной локализации белок 14-3-2 является в основном цитоплазматическим и присутствует в цитоплазме как нейронов, так и периферических нервов. Он транспортируется с помощью медленного аксотока. Обнаружено три типа нейронов: а) приобретающие белок 14-3-2 раньше других в ходе онтогенеза и сохраняющие его постоянно; б) имеющие белок 14-3-2 только в определенный период онтогенеза; в) не имеющие этого белка (к таковым относятся нейроны моторной зоны коры больших полушарий).

Открытие нейроспецифического белка 14-3-2 явилось в свое время важным событием, поскольку, во-первых, был обнаружен новый специфический нейрональный белок (в отличие от преимущественно глиального белка S-100), во-вторых, показано, что нейроспецифические белки могут представлять собой мозговые изоферменты уже известных энзимов.

В настоящее время идентифицирован целый ряд нейроспецифических изоферментов; среди них можно назвать мозговые формы альдолазы (тетрамер С4), арилсульфатазы (Вм), ВВ-изо-зим креатинкиназы и многие другие. Часть нейроспецифических белков-ферментов рассматривается в других разделах книги при описании процессов синтеза и деградации медиаторов и

86

нейропептвдов в связи с образованием и действием вторичных мессенджеров, а также при анализе ряда высших функций ЦНС.

3.5 СЕКРЕТИРУЕМЫЕ РЕГУЛЯТОРНЫЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ *

Особо необходимо остановиться на секретируемых белках, выполняющих функцию транспорта и защиты от разрушения пептидных регуляторов, вырабатываемых ЦНС. Из них наиболее изучены нейрофизины (НФ), локализованные преимущественно в задней доле гипофиза и гипоталамуса. Они представляют собой гетерогенную группу низкомолекулярных кислых белков. Нейрофизины головного мозга человека и ряда животных достаточно хорошо исследованы. Выделены три фракции этих нейроспецифических белков — НФ1, НФН, НФШ, а также четыре минорные фракции. Суммарная фракция НФ имеет молекулярную массу около 10 кД. Содержание НФ в задней доле гипофиза относительно очень велико и составляет у крыс в среднем 0,15 нМ, а в гипоталамусе 0.01 нМ. В небольших количествах (в 20-30 раз меньших) НФ обнаружены также в плазме крови.

Пептидная цепь НФ состоит из 91-95 а.о. Интересно, что 85-90% аминокислотных остатков в составе нейрофизинов идентичны у человека и исследованных видов животных. Иммуно-химическими методами установлено, что фракция НФ1 синтезируется в паравентрикулярных ядрах, а НФП — а супраопти-ческом ядре.

В интактном состоянии нейрофизины находятся в прочном комплексе с окситоцином или вазопрессином. Связь НФ с этими гипофизарными гормонами нековалентная и осуществляется фрагментом молекулы, находящимся в пределах 37-54-го аминокислотных остатков полипептидной цепи НФ. В нормальных условиях существует определенное молярное соотношение между НФ и гипофизарными гормонами. Так, в гипофизе это соотношение между НФ и окситоцином равно 1:10, а в гипоталамусе — 1:14.

Применение метода ЯМР позволило показать, что происходит очень быстрый (в пределах 5-10~8 с) обмен между комплексами НФ-окситоцин или НФ-вазопрессин и свободным гормоном.

В последнее пятилетие обнаружено, что нейрофизины отнюдь не являются единственными представителями белков-носителей пептидных регуляторов. Установлено существование

87

разнообразных по структуре белков, которые находятся в тесной, но нековалентной связи с опиоидными пептидами, корти-колиберином, тафцином и др., защищая их от расщепления протеазами в жидкостях организма.

На примере гликопротеинов симпатических нейронов в культуре показана возможность их секретирования #в среду после ряда модификаций как белковой, так и углеводной части молекул. Содержащие маннозу и несиалированные гликопротеины PI и РЗ после сиалирования и включения в плазматическую мембрану модифицируются в гликопротеины В1 и ВЗ, которые в ходе дальнейших модификаций превращаются, соответственно, в гликопротеины В2 и В4 а затем секретируются в форме растворимых производных S2 и S4. Процессы модификации гликопротеинов ускоряются при выбросе медиаторов. Производные гликопротеина В1 иммунологически идентичны большому поверхностному гликопротеину различных типов нейронов центральной и периферической нервной системы, увеличение концентрации которого индуцируется фактором роста нервов.

К секретируемым белкам относятся и некоторые из эпенди-мннов — а, р и у. Нейроспецифичны только р и у (Мг = 32 и 26 кД соответственно). Они обнаружены в мозге рыб, амфибий, крыс. Под действием специфической протеазы эпендимин р превращается в эпендимин у и секретируется из нейронов. В опытах с золотыми рыбками показано, что этот процесс усиливается при адаптации рыб к новым условиям плавания, что позволило предположить участие эпендиминов в механизмах формирования долговременной памяти.

Приводя примеры регуляторных белков нервной ткани, следует особо остановиться на нейротрофинах. Нейротрофины определяются вообще как факторы, стимулирующие дифференциацию нейронов, поддерживающие их выживание (in vitro и in vivo), индуцирующие рост дендритов и аксонов в направлении клеток-мишеней. Перечисленные процессы управляются большим числом факторов различной природы. Однако среди них важную роль играют интенсивно изучаемые белковые соединения. Прежде всего — семейство белков — факторов роста и трофики нервов. Отнесение их к категории нейроспецифических белков не безоговорочно: их содержание велико, например, в слюнной железе самца мыши, ядах некоторых змей и в некоторых других периферических тканях. Тем не менее, их содержание и функции в нервной ткани настолько специфичны, что они требуют краткого рассмотрения в данном разделе.

К настоящему времени наиболее изучены три нейротрофи-

88

на, близких друг другу по структуре: NGF (nerve growth factor), BDNF (brain-derived neurotrophic factor) и NT-3 (neurotrophin-3). Они представляют собой относительно небольшие белки. В частности, минимальная по размеру активная форма NGF состоит из двух субъединиц по 13.25 кД (правда, описано образование и более сложных субъединичных ассоциаций). Различные нейротрофины имеют определенную специализацию: NGF

— "опекает" нейроны периферических симпатических ганглиев, а также холинергические нейроны переднего мозга, BDNF

— часть моторных и сенсорных нейронов (в отношении холи-нергических нейронов переднего мозга его активность совпадает с NGF), a NT-3 — нейроны гиппокампа. Трофическая функция и стимуляция роста аксонов нейротрофинами имеют особое значение в онтогенезе, при повреждениях ЦНС, а также в некоторых критических состояниях, например при эпилептических судорогах. В онтогенезе мозга достижение тем или иным аксоном клетки-мишени ведет к ретроградному сигналу, осуществляемому нейротрофином, который обеспечивает выживание соответствующего нейрона, Нейроны, аксоны которых не достигают мишени, погибают.

Нейросекреторные гранулы гипоталамуса продуцируют ряд гликопротеинов, выполняющих специфические регуляторные функции. А.А. Галояном и сотр. в 1971г. выделены и далее всесторонне исследованы гликопротеины, являющиеся коронаррас-ширяющими и коронарсуживающими гормоноподобными факторами с молекулярным весом около 20-30 кД. Они не имеют строгой мозговой специфичности: в небольших количествах они обнаружены в сердце, скелетных мышцах, надпочечниках, печени.

В гипоталамусе вырабатывается и секретируется также ряд относительно низкомолекулярньгх пептидных регуляторов — так называемых рилизинг-гормонов. Последние будут охарактеризованы ниже — в главе о нейропептидах. Здесь заметим лишь, что нейропептиды имеют в качестве предшественников пептиды, которые по размерам следу

страница 18
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

Скачать книгу "Нейрохимия: Учебник для биологических и медицинских вузов" (21.4Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(25.06.2019)