<<
>>

Кателицидин

ы

Другой распространенной группой антимикробных пептидов фагоцитов и эпителиальных клеток являются кателицидины. В рассматриваемую группу пептидных соединений входят антимикробные пептиды, различающиеся по первичной структуре активных молекул, но имеющие схожие прочасти их молекул- предшественниц, представляющие собой белки, гомологичные ингибитору катепсина L (кателин) из лейкоцитов свиньи (Zanetti ct al., 1995).

К этой группе относятся открытые нами протегри- ны свиньи (Kokryakov et al., 1993), бактенецины (Вас5 и Вас7) нейтрофилов крупного рогатого скота (Frank et al., 1990), козы и овцы (Shamova et al., 1999), пептид LL-37 лейкоцитов человека (Agerberth et al., 1995), RL-37 лейкоцитов обезьяны Macaca mulat- la (Zhao et al., 2001) и др. (рис. 17). Несмотря на разнообразие первичных структур зрелых молекул, все они являются положи- ісльно заряженными молекулами, что обеспечивает их тропность к мембранам микроорганизмов.

Протегрины являются антимикробными пептидами, в значительной степени определяющими защитную направленность фагоцитарного процесса у свиней.

Обладая широким спектром антимикробного действия против грамположительных и грамо- трицательных бактерий, низших грибов и оболочечных вирусов, они обеспечивают эффективность киллерной стадии фагоцитарного процесса (Kokryakov et al., 1993).

Антимикробные полипептиды лейкоцитов свиньи были разделены на 3 индивидуальных компонента высокоэффективной жидкостной хроматографией на колонке Vydac С18. Аминокислотный анализ очищенных полипептидов однозначно свиде- ісльствует об определенном сходстве этих соединений с дефен- синами: они богаты аминокислотами аргинином (27—33 мол %) и цистеином (21—25 мол %). Однако их молекулярные массы оказались в 1.5—2 раза меньше таковых дефенсинов и близки к молекулярной массе (~2 кДа) антимикробного полипептида из і смоцитов подковообразного краба — тахиплезина (Nakamura et al., 1988).

Первичная структура полипептидов, названных по предложению Р. Лерера протегринами (protegrins: от лат. protegere — защищать, прикрывать), была установлена нами совместно с американскими исследователями из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса методом автоматической деградации белков по Эдману на установке Porton Model 2090 (рис. 17). Очевидна принадлежность трех выделенных компонентов к одной группе веществ: протегрин PG-1 (наиболее подвижный в кислой электрофоретической среде компонент) и PG-3 (наименее подвижный при электрофорезе компонент) содержат по 18 аминокислотных остатков и практически идентичны, за исключением 4-го остатка, который в молекуле первого представлен аргинином, а второго— глицином. Протегрин PG-2 короче PG-1 на 2 аминокислотных остатка и в положении 14 содержит изолейцин вместо валина. Четыре остатка цистеина образуют два дисульфидных мостика, поскольку свободные SH-группы не определяются в пептидах реагентом Эллмана.

Структура протегринов характеризуется наличием одного блока из 3 остатков аргинина, а также 2 дисульфидными связями, формирующими классическую структуру типа антипараллельной Р-шпильки (двухтяжевый антипараллельный Р-слой). Эта структура была подтверждена ЯМР-спектроскопическим исследованием растворов пептида PG-1 (Farner et al., 1996). Тяжи в p-слое соединены p-изгибом. Было выделено из лейкоцитов свиньи 3 пептида (PG-1, PG-2, PG-3), и структура еще двух (PG-4, PG-5) (Zhao et al., 1994, 1995) установлена в ходе клонирования и секвенирования структуры их генов.

Сравнение первичной структуры протегринов со структурами дефенсинов кролика, человека и тахиплезина выявляет заметное сходство отдельных участков молекул свиных полипептидов с кроличьими. Максимальная степень структурной гомологии выявлена между протегрином PG-3 (G4LCICRRRFC13) и кроличьим дефен- сином NP-3a (G]ICACRRRFC10), известным в литературе также как кортикостатин-1 (CS-1) (Zhu et al., 1988). Это дает основание предположить наличие у них сходных функциональных свойств.

В условиях in vitro протегрины в микромолярных концентрациях проявляют активность в отношении широкого спектра микроорганизмов: Listeria monocytogenes, Е. coli, Candida albicans (Kokryakov et al., 1993); Nesseria gonorrhoeae (Qu et al., 1996); Chlamydia trachomatis (Yasin et al., 1996); Mycobacterium tuberculosis (Miykawa et al., 1996); вирусов иммунодефицита человека (Tamamura et al., 1995). Антимикробная активность PG-1 сопоставима с таковой дефенсина кролика NP-1 (Kokryakov et al., 1993). Благодаря меньшей молекулярной массе протегрины являются более перспективным объектом для химического синтеза и фармакологических исследований, чем дефенсины.

РМАР-37 (С) QALSYREAVLRAVDRLNEQSSEANLYRLLELDQPPKADEDPGTPKPVSFTVKETVCPRPTWRPPELCDFKENGRVKQCVGTVTLDQIKDPLDITCNEIQSV

PG-1 (С) —;----------------------------------------------------------------------------------------------------------- RQ------------------------------------------------------------------- V-G-

PG-2 (С) -------------------------------------------------------------------------------------------------------- --RQ----------------------------------------------------------------- V-C-

PG-3 (С) -------------------------------------------------------------------------------------------------------- RQ------------------------------------------------------------------- V-G-

РМАР-23 (С) --------------------------------------------------------------------------------------------- RQ------------------------------------------- KE-RGNF----------- QL---

РМАР-36 (СЇ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- WPSW------- N-D----------

С12 (С) ............................................ —----------------------------------------------------------------------- R----------------------------------------------------------------------------- G-

PR-39 (С) ------------------- -------------------------------------------------------------------------- RQ------------------------------------------- NPSIHS------ S--------------

FALL- 39/ hCAPl 8 (Ч> -V---K......................................

I-GI-QR--D--------------- D- -PR-TM-G- -D----------------------------------- T-QQS--D--------- KD-L--R-M------------ N-ARGSF--S-DKDNKR

Индол ици дин (К) Q-------- L-------------------- Р------ DN--L--R--------------------------------- TIQQ-A-Q-------- К------------------------ PSN-QF-LN--------- L-----

Вас7 (К) 1—R---------------------- Р------ DV--R-AR—Т--------------------------- TSPQ Q----------------- L------------ 1---- SD-LF-LN----------- L-----

Вас 5 (К) ............................... QF—R------------------------- PT-ND-L--------- R------------- R------- D TSQQ-L-Q------------------- L------------------ PSN-QF--N---------- L-----

Додекапептид (К) Q------------- P-I............................... QD-------- DS--R---R------------ S-T-QQ---Q-.............................. LL-R-E................. VRGNF-------------- NH--I

САР18 (Кр) -D-T------------------- AF-Q---------------------- SM-PQQLE-AK-Y--Q---------------------- Е T--KL--Q--------------- D-L--R----------------- RY-AW-SF--R--RA-ES

Р15 < Кр) IPICRR-R-E-V-AQ-LQFY--GQQGQP-F------------------- ATP- -SLKSKS- -RI-LN-RI------------- IFTLD-Q-GK-A-R-G-EERI-R-AFVRRRRVRA-TLR-DRD-RR

Кателин (С) E-R---------------------------------------------------------------------------------------------------------- RQ------------------------------------------- NFSIHS------ S--------------

GLLSRLRDFLSDRGRRLGBK1ER1GQK1KDLSEFFQS

RGGRLCYCRRRFCVCVGR

RGGRLCYCRRRFCVCV

RGGGLCYCRRRFCVCVGR

RIIDLLWRVRRPQKPKFVTVWVR

GRFRRLAKKTRXRLKKIGKVLRWIPPIVGSIPLGC

AFPPPNVPGPR FPPPNFPGPR FPPPNFPGPR FPPPNFPGPR FPPPNFPGPP FPPPIFPGPW FPPPPPFRPP PFGPPRFP

RRRPRPPYLPRPRPPPFFPPRLPPRIPPGFPPRFPPRFP

FALLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES

JLPWKWPWWPWRR

RRIPRPPPRLPRPRPRPLPFPRPGPRPIPRPLPFRPPGPRPIPRPLPFPRPGPRPIPRP RFRPPIRRPPIRPPFYPPFRPPIRPPIFPPIRPPFRPPLRFP RITKQPKAPPQAARLCRX VW PVCR

REPTGLRKRLRKFRNKIKEKLKKIGQKIQGFVPKLAPRTDY

QPEFPRVTRPAGPTA

Рис.

17. Первичная структура кателицидинов (no: Zanetti ct al., 1995, с изменениями).

Курсивом отмечены последовательности зрелых антибиотических пептидов, прямыми буквами - про-дасти молскул-предшсственников антибиотических пептидов, имеющие высокую степень гомологии с ингибитором катспсина L свиньи (кателином). В скобках указано видовое происхождение

белков (С - свинья, К - корова, Ч - человек, Кр - кролик).

PG-1 RGGRLCYCRRRFCVCVGR*

PG-2 RGGRLCYCRRRFCICV*

PG-3 RGGGLCYCRRRFCVCVGR*

PG-4 RGGRLC Y CRGWICFC VGR*

PG-5 RGGRLC YCRPRFCV С V GR*

T-I K-WC--FRVC-YRGICYRRCR*

T-II R-WC—FRVC-YRGICYRKCR*

T-III K-WC—FRVC-YRGICYRKCR*

P-I RRWC-FRVC-YRGFCYRKCR*

P-II RRWC-FRVC-YKGFCYRKCR*

A RSVCRQIKICRRRGGCYYKCTNRPY

Рис. 18. Первичная структура протегринов (PG), тахиплезинов (Т), полифе- музинов (Р) и андроктонина (А) из гемолимфы скорпиона. Звездочкой (*) обозначены амидированные С-концсвыс аминокислоты.

Третичная структура протегрина PG-1 сходна с таковой та- хиплезина-1 и полифемузина— антибиотических пептидов из гемоцитов подковообразных крабов Tachypleus tridentatus (Nakamura et al., 1988) и Limulus polyphemus (Miyata et al., 1989). Это представители древней группы беспозвоночных животных, относящихся к подклассу Xiphosura (мечехвосты), класса Merostomata (меростомовые), подтипа Chelicerata (хелицеровые), типа Arthro- poda (членистоногие). Причем структурная гомология сравниваемых пептидов на уровне аминокислотной последовательности относительна, так как расположение 4 цистеинов, образующих два внутримолекулярных дисульфидных мостика, и большинства сходных аминокислотных остатков у сравниваемых пептидов (протегрины, тахиплезины, полифемузины) различно (рис. 18). В то же самое время аранжировка их S-S-связей и общая третичная структура (классическая р-шпилька, образованная двумя антипараллельными р-тяжами) у них практически идентичны (Tamamura et al., 1993; Farner et al., 1996). Пептид более гомологичный по первичной структуре тахиплезину был выделен и сек- венирован из гемолимфы скорпиона, Androctomis australis (Ehret- Sabatier et al., 1996) (рис.

18).

Общность ряда структурных и функциональных свойств де- фенсинов и протегринов ставит вопрос о природе установленного подобия. Относится ли оно к гомологии, т. е. объясняется дивергентной эволюцией от общего предшественника, или к аналогии, т. е. возникло в результате конвергентной эволюции к структуре, обеспечивающей реализацию важных биологических функций (Шульц, Ширмер, 1982)? Дефенсины синтезируются в клетке в форме препродефенсина, состоящего из сигнального гидрофобного пептида и анионного пропептида, отщепляющихся в аппарате Гольджи от конечной молекулы при ее упаковке в азурофильные гранулы (Michaelson et al., 1992). Протегрины же синтезируются в виде молекулы-предшественницы (Storici, Zanetti, 1993; Zhao et al., 1994), основной N-концевой частью которой является белок, относящийся к группе ингибиторов катеп- сина L (кателин) (Ritonja et al., 1989). Принципиальное отличие в организации генов, ответственных за синтез дефенсинов и про- тегринов, свидетельствует, скорее всего, в пользу конвергентного варианта происхождения структурного подобия сравниваемых пептидов. Однако нельзя исключить, что формирование генов протегринов произошло в ходе хромосомных перестроек по типу межхромосомной транслокации гена дефенсина с утратой части его генетического материала. Окончательное решение этого вопроса остается предметом дальнейших исследований.

Кателицидиновые гены включают в себя 4 экзона, которые участвуют в кодировании «кателинового домена» белков этого семейства. Четвертый экзон ответственен и за структуру антимикробного пептида в составе молекулы-предшественницы. Первоначально кателицидины были выявлены только у млекопитающих (Zanneti et al., 1995). В настоящее время они детектированы у низших позвоночных, а именно у миксин, являющихся представителями класса круглоротых (Shinnar et al., 1996; Basanez et al., 2002).

У человека обнаружен пока только один кателицидин, известный как белок hCAP18 (Agerberth et al., 1995; Gudmundsson et al., 1996) или LL-37 пептид (Bals et al., 1998), выявленный как в нейтрофилах (Cowland et al., 1995), так и в ряде эпителиальных клеток (Frohm et al., 1997). По своей вторичной структуре рассматриваемый пептид относится к группе а-спиральных амфипа- тических пептидов.

<< | >>
Источник: Кокряков В. Н.. Очерки о врожденном иммунитете. — СПб.: Наука,2006.—261 с.. 2006

Еще по теме Кателицидин:

  1. Коллектив авторов. Медицинская помощь на судах, 2002. — 111 с., 2002
  2. ГЛАВА 1 ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРВОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ НА СУДАХ
  3. ГЛАВА 2 ОСНОВЫ АНАТОМИИ И ФИЗИОЛОГИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
  4. 2.1. ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
  5. 2.2. СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА
  6. 2.3. СИСТЕМА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
  7. 2.4. ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
  8. 2.5.  СИСТЕМА МОЧЕВЫДЕЛЕНИЯ
  9. 2.6.  СИСТЕМА ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ
  10. 2.7.  НЕРВНАЯ СИСТЕМА
  11. 2.8.  ОРГАНЫ ЧУВСТВ
  12. 2.9.  КОЖА
  13. ГЛАВА 3 ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ
  14. 3.1.  ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОКАЗАНИЯ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ
  15. 3.2.  АСЕПТИКА И АНТИСЕПТИКА
  16. 3.3 РАНЫ
  17. 3.4. ЛЕЧЕНИЕ РАН