яков, 1999).

Активность пептидных антибиотиков определенным образом зависит от компонентного состава цитоплазматической мембраны и от трансмембранного электрического потенциала клетки-мишени. В составе бактериальных мембран присутствует большое количество кислых фосфолипидов (фосфатидилглицерола и кардиолипина), которые практически отсутствуют в мембранах эукариотических клеток. Эти фосфолипиды являются не только маркерами, но и центрами связывания пептидных антибиотиков животного происхождения, в частности дефенсинов и протегринов, за счет сильных ион-ионных связей, которые устанавливаются по кооперативному механизму аналогично концентрационной зависимости, представленной на рис. 10, А. Кроме того, известно, что мембранный потенциал бактерий в 1.5—2 раза выше, чем у мембран эукариотических клеток. Так что пептидные антибиотики с высоким содержанием лизина и аргинина могут проникать в клетку через мембрану путем электрофореза, подобно тому как это описано для микробных антибиотиков полимиксина В и грамицидинов (Франклин, Сноу, 1984).

Интересно отметить, что ряд протегринов и цекропинов имеют вблизи N-конца триптофан: KW, RW, GW, SW, KW, RRW. В то же время обнаружено, что присоединенный к липосоме пептид определенной структуры, состоящий из 11 аминокислотных остатков и с остатком триптофана на N-конце, может «протащить» липосому в цитоплазму по механизму слияния мембран. Аналогично организован механизм проникновения в клетку вирусной частицы (Pecheur et al., 1998).

Таким образом, взаимодействие пептидов разных классов с цитоплазматической мембраной осуществляется по нескольким механизмам и обеспечивает различные функции клетки, но при этом обнаруживается ряд общих структурных закономерностей. В соответствии со своим строением регуляторные пептиды могут проявлять многообразную активность:

1) непосредственно воздействовать на клеточный рецептор, устанавливая межмолекулярные связи с участками пептидной цепи рецептора, которая в результате активируется,

134

меняет конформацию и транслирует сигнал о состоявшейся связи в плазматическое пространство;

2) воздействовать на бислойные структуры мембраны, устанавливая ион-ионные связи с полярными головками фосфолипидов, меняя при этом их взаимное расположение, поляризацию и мембранный потенциал, что является сигналом для внутриклеточных мессенджеров;

3) внедряться в структуру липидного бислоя с помощью ароматических и щелочных аминокислотных остатков вблизи N-конца, изменяя проницаемость мембраны по отношению к ионам и растворителю и нарушая целостность мембраны;

4) активировать мембранные ферменты — гидролазы и трансферазы, меняющие соотношение положительных и отрицательных зарядов на поверхности клеточной мембраны, и инициировать таким образом каскад химических и электрохимических трансмембранных реакций;

5) играть роль агонистов (действовать синергетически) при активации мембранных белков (ферментов и рецепторов) другими веществами-метаболитами; не исключено, что тканеспецифическое действие регуляторных пептидов класса цитомединов определяется именно их ролью агонистов при модуляции специфических функций дифференцированных тканей.

Глава 3

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЕПТИДОВ С ХРОМАТИНОМ КЛЕТОЧНОГО ЯДРА

3.1. Компонентный состав и строение хроматина

Ядро эукариотической клетки — самая крупная внутриклеточная структура. Содержимое ядра заключено в ядерную оболочку, состоящую из двух липидных бислойных мембран — внутренней и внешней. Расстояние между ними составляет 20—30 нм, это так называемое перинуклеарное пространство. В ядерной оболочке имеются фиксированные сквозные поры (нуклеопоры), которые соединяют внутреннее пространство ядра с цитоплазмой. В области нуклеопор внешняя и внутренняя бислойные мембраны ядерной оболочки соединяются. Стенки нуклеопор организованы особыми полипептидами — нуклеопоринами. Диаметр нуклеопор составляет 50—80 нм, их площадь занимает приблизительно 10 % всей поверхности ядерной оболочки (Кагава, 1985). Через эти поры в ядро входят белки и выходят рибонуклеопротеиновые комплексы. Собственно рибонуклеиновая кислота самостоятельно не покидает ядро.

Внутренняя поверхность ядерной мембраны выстлана волокнистым слоем белка ламина, в котором различается упорядоченная решетка микротрубочек, соединяющих нук-леоплазму с внутренней ядерной мембраной.

Внутреннее пространство клеточного ядра заполнено хроматином — сетью двойных спиральных цепей дезоксирибо-нуклеиновой кислоты, с которой ассоциированы ядерные белки, управляющие основными процессами в клеточном ядре: репликацией ДНК, репарацией ее поврежденных участков и транскрипцией генетической информации с ДНК на матричную РНК. Весовое соотношение ядерных белков и ДНК в хроматине приблизительно 1:1.

Главный компонент хроматина — высокомолекулярная ДНК — жесткоцепная макромолекула полиамфолитного ти-

136

па, мономерные звенья которой соединены фосфодиэфир-ными связями. ДНК хроматина характеризуется молекулярной массой в диапазоне от 20 кДа до 40 ГДа. Синтез ДНК (репликация) проходит в результате присоединения 5'-фос-фатной группы нуклеотида к З'-гидроксильной группе предыдущего дезоксирибонуклеотида. Таким образом, цепь ДНК, если она не кольцевая, имеет векторную ориентацию от 5'-конца к З'-концу (последовательность оснований так и записывается); на 5'-конце расположена группа —РО(ОН)2 на З'-конце — гидроксильная группа.

Строение цепи ДНК может быть представлено следующей схемой:

®

О II

он

_ о

3' II

он

о

3' II

R|-o-i40^ он

©

о

3' II

к|-о-к0д

он

Ь^ОН

где R — остатки дезоксирибозы, а А, С, G и Т — нуклеиновые основания аденин, цитозин, гуанидин и тимин соответственно (Зенгер, 1987).

В двойных спиралях ДНК каждого вида организмов сохраняется последовательность комплементарных друг другу пар оснований А—Т и G—С, так что одна цепь, называемая кодирующей (смысловой), фиксируется встречной, некоди-рующей цепью. При этом две цепи ДНК при образовании правой двойной спирали имеют взаимно противоположную ориентацию (Van Holde, 1988).

В начале 50-х годов, т. е. на ранних этапах изучения двойной спирали ДНК, предполагали, что ее геометрическая структура регулярна и соседние нуклеотидные пары повернуты друг относительно друга на 36°, т. е. на один полный оборот спирали приходится 10 пар оснований. Более точная кристаллография ДНК с определенной последовательностью оснований показала, что каждая последовательность имеет характерную нерегулярность — наклоны пар оснований друг относительно друга непостоянны, а это приводит к локальным изгибам спирали. Один оборот двойной спирали ДНК имеет длину приблизительно 3.4 нм. Это усредненные величины для гетерогенной смеси ДНК. Вообще говоря, двойную спираль ДНК не следует рассматривать как однородный стержень. В ее структуре наблюдаются систематические, зависящие от нуклеотиднои последовательности

137

модуляции, которые важны при нуклеиново-пептидном узнавании (см. раздел 3.2). При этом узнавании может происходить изменение вторичной спиральной структуры ДНК с образова