<<
>>

а2-Макроглобулин как структурный гомолог СЗ-компонента комплемента

Протеазы играют важную роль в различных иммунных и сопряженных с ними процессах, включая каскады образования сигнального пептида «Spatzle» у дрозофилы и активации комплемента у позвоночных, системы свертывания крови (гемолимфы) и фибринолиза.

В связи с этим представляет интерес понимание механизмов, которые определяют уровень активности ряда ключевых протеаз, вовлеченных в иммунные и гемостатические процессы (Krem, Di Сега, 2002). Одним из ведущих молекулярных факторов, задействованных в регуляции активности протеаз различных классов, являются разнообразные эндогенные ингибиторы белковой природы, среди которых ингибиторы группы (ь-макроглобулинов (а2М) занимают одну из ключевых позиций (Armstrong, Quigley, 1999). К настоящему времени а2-макрогло- булины описаны у млекопитающих и других позвоночных, оболочников, иглокожих, членистоногих, моллюсков и нематод (Armstrong, Quigley, 1999).

Первоначально а2М был обстоятельно изучен у млекопитающих, а в настоящее время он выявлен и у низших позвоночных (Starkey, Barrett, 1982), и у беспозвоночных (Armstrong, Quigley, 1991, 1999; Armstrong, 2001). Этот ингибитор подавляет активность широкого круга протеиназ, причем осуществляет это путем захватывания белковых молекул в свой гидрофильный карман. Как правило, он не взаимодействуют с активным центром ингибируемых протеаз, а вступает с ними в образование молекулярного комплекса, в котором блокируется взаимодействие протеаз со своими субстратами (Starkey, Barrett, 1977). Протеазы, связавшиеся с а2М, часто сохраняют способность гидролизовы- вать малые амидные и эфирные субстраты, но не способны расщеплять белки.

Размер полипептидной цепи а2М различен у млекопитающих, мечехвостов и осьминогов и колеблется в пределах 180—185 кДа. Выявлены формы а2М с одной, двумя и четырьмя полипептидными цепями, но наиболее распространена двусубъединичная форма, в которой белковые молекулы соединены дисульфидными связями, а также тетрамер, в котором нековалентно объединены две двусубъединичные формы (Spycher et al., 1987).

В мономере а2М различают несколько функциональных доменов. Наиболее охарактеризованы домен, связывающий белки- лиганды (мишени, протеазы), внутренний тиоэфирный и рецеп- торузнающий домены. Домен, связывающий белки-мишени (the bait region), состоит из 25 аминокислотных остатков, которые формируют такие сочетания последовательностей и делают его субстратом для протеаз разной специфичности (Enghild et al., 1989; Sottrup-Jensen et al., 1989). Этот участок молекулы позволяет а2М связывать эндопептидазы со всеми известными каталитическими механизмами (сериновые, цистеиновые, аспартильные и металлопротеиназы). Внутренняя тиоэфирная связь активируется в белке после расщепления в домене-приманке (the bait region) той или иной пептидной связи. Она формируется в результате взаимодействия карбоксила глутамильного остатка со свободной сульфгидрильной группой:

-G — С — G — Е — Q — N после -G — С — G — Е — Q — N

І I пептидного I I

'----------- S — С = О расщепления а2М SH С* = 0

ОН

После взаимодействия с эндопептидазами и расщеплением того или иного участка в домене-приманке тиоэфирная связь распадается, высвобождается химически реактивный у-карбонил, который далее реагирует с нуклеофильными группами разнообразных молекул. Образование химической связи между карбонилом и е-амино- или гидроксильными группами протеаз-мишеней приводит к ковалентному присоединению последних к а2М в области тиоэфирного домена (Sottrup-Jensen et al., 1990; Chen et al., 1992). Инактивация этого домена небольшими первичными аминами (например, метиламином) нарушает способность а2М связывать протеазы. Обработанный метиламином а2М подвергается протеолизу в домене-приманке, но неспособен связывать далее протеазы (Steinbuch et al., 1968; Swenson, Howard, 1979), t. e. лишается своей основной функциональной активности как универсального ингибитора протеаз. Тиоэфирная связь а2М является уникальной для всех представителей этого семейства (Tack, 1983).

Структурные перестройки а2М происходят после его активации протеазами и в домене, распознающем рецептор, который локализован в С-концевой части молекулы (Enghild et al., 1989; Thomsen, Sottrup-Jensen, 1993).

Комплекс a2M с протеазами быстро удаляется из циркуляции посредством рецепторопосредо- ванного эндоцитоза, инициируемого распознающим рецептор доменом, который реагирует с поверхностью многих типов клеток. Поглощенный комплекс подвергается перевариванию в ли- зосомальном аппарате клеток. Обработанный метиламином а2М также подвергается эндоцитозу, как и активированный в ходе взаимодействия с протеазами (van Leuven, 1984).

Ксемействуа2М относятся собственно а2-макроглобулин, атак- же белок беременности (pregnancy-zone protein), аі-ингибитор-3 грызунов (rodent а, inhibitor-З), овомакроглобулины яиц птиц и рептилий, белки системы комплемента СЗ, С4 и С5. В плазме крови и гемолимфы беспозвоночных также обнаружены представители данного семейства.

Для большинства представителей рассматриваемого семейства характерно наличие в их структуре внутренней тиоэфир- ной связи. Но из этого правила есть и исключения, например овомакроглобулины и компонент комплемента С5. Тиоэфирная связь СЗ- и С4-компонентов комплемента определяет возможность этих белков и их производных ковалентно связываться с поверхностью инородных частиц и клеток (Law, Levine, 1977), обеспечивая маркировку последних для последующего цитолиза С5Ь-С9-комплексом или фагоцитоза.

Представитель семейства а2М описан у Limulus polyphemus (американский подковообразный краб) (Quigley et al., 1982). Белок подавляет протеолитическую активность трипсина, химо- трипсина, плазмина, эластазы, субтилизина, термолизина в отношении казеина и фибрина. В дальнейшем представители семейства были выделены из плазмы ракообразных (Armstrong et al., 1985), разных классов моллюсков (Armstrong, Quigley, 1992). Все известные а2М беспозвоночных представляют собой димеры, что подтверждено трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопией (Spycher et al., 1987; Thogergen et al., 1992). Инактивация связывающей протеазы активности метиламином свидетельствует о значимости тиоэфирной связи в реализации ингибирующей способности а2М хелицеровых (Armstrong, Quigley,

1987) .

Этот домен у беспозвоночных очень сходен по структуре с таковым а2М позвоночных. Ковалентное связывание протеиназ- мишеней через образование у-карбонил-е-амино-изопептида, опосредованное глутамилтиоэфирной связью, существенно важно для функционирования многих, но не всех а2М. В случае СЗ и С4 значимость этой связи очевидна (Law, Reid, 1988).

Клиренс комплексов а2М/протеазы из циркуляции носит ре- цепторопосредованный характер. Нативный непрореагировавший с протеазами а2М довольно стабилен в плазме и не реагирует с рецепторами поверхности клеток. После реакции с протеазами, образовавшийся комплекс а2М/протеаза быстро связывается с рецепторами, интернализуется клетками и подвергается протеолизу в их лизосомальном аппарате. Наиболее активно рассматриваемый комплекс расщепляют гепатоциты и макрофаги (Davidsen et al., 1985; Ogata et al., 1993). В связи с этим предполагают, что одна из первичных и главных функций а2М заключается в связывании эндогенных и экзогенных протеаз и удалении, таким образом, их из циркуляторного русла, где они могли бы вызвать нерегулируемый протеолиз. В этом смысле а2М может рассматриваться как рекогносцировочная система широкого спектра действия, направленная на идентификацию и маркировку протеаз для их последующего эндоцитоза и переваривания. Конформационные изменения в структуре а2М после его связывания с протеазами приводят к экспозиции С-терминального домена белковой цепи, который и является лигандом рецептора, опосредующего путем эндоцитоза клиренс образовавшихся комплексов. Рецептор комплекса а2М/протеаза у млекопитающих известен как белок родственный рецептору липопротеидов низкой плотности (Strickland et al., 1990; Kristensen et al., 1999). Этот рецептор (LRP — low density lipoprotein receptor-related protein) синтезируется в форме 600 кДа белка с одним трансмембранным доменом. Рецептор, наряду со связыванием комплекса а2М/про- теаза, может взаимодействовать и с другими лигандами, такими как комплекс активатора плазминогена с его ингибитором 1-го типа (РАМ), липазы липопротеинов, лактоферрин, экзотоксин А бактерий рода Pseudomonas, аполипопротеином Е-обогащен- ные хиломикроны жвачных (Hussain et al., 1991; Nykjaer et al., 1993; Mostrup et al., 1993). LRP относится, как и a2M, к древним белкам, по-видимому, возникшим еще до эволюционной дихотомии первично- и вторичноротых. Он описан уже у нематоды Caenorhabditis elegans (Yochem, Greenwald, 1993). Обнаружение a2M у мечехвостов дает основание предположить наличие в их клетках и LRP подобных структур. Функциональная особенность а2М мечехвоста заключается в том, что он не подавляет активность ферментов каскада свертывания гемолимфы животного.

Известно, что кроме протеаз, а2М связывает и другие белки: пептидные митогены (James, 1990; Borth, 1992), катионные белки (Boide, Pryme, 1968; McPherson et al., 1970; Barrett, Starkey, 1973; Stollar, Rezuke, 1978; Peterson, Venge, 1987), ферритин (Santambrogio, Massover, 1989) и некоторые цитокины (ИЛ-1, ФНОа). Для некоторых из этих белков связывание с а2М идет при условии активации тиоэфирной связи и формирования через его тиольную группу дисульфидной связи (Borth, Luger, 1989). Инактивация перечисленных белков может рассматриваться в фокусе оценки их роли в тех или иных иммунных реакциях животных организмов, многие стороны которой остаются предметом дальнейших исследований.

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

Еще по теме а2-Макроглобулин как структурный гомолог СЗ-компонента комплемента:

  1. КОМПЛЕМЕНТ
  2. Структурные (первичные, церебральные) комы
  3. Опасен компонент АДСМ!
  4. Сахар - только вкусовой компонент
  5. Нарушения всех компонентов речевой системы
  6. Определение объема кровопотери и потребности в компонентах крови
  7. Определение объема кровопотери и потребности в компонентах крови
  8. Глава 3. Три компонента тела: доша, дхату и малы
  9. Любые вариации из живых овощей включают в себяисключительно одни и те же компоненты
  10. Как можно и как нельзя есть мясо?
  11. Как хранить грудное молоко
  12. Как хранить грудное молоко
  13. Как подогреть молоко из холодильника
  14. Как подогреть молоко из холодильника
  15. КАК МЫ НАЧИНАЛИ
  16. КАК ВЫСПАТЬСЯ
  17. КАК ВЫСПАТЬСЯ
  18. КАК СЦЕЖИВАТЬСЯ?
  19. КАК СЦЕЖИВАТЬСЯ?
  20. А как же бутылки?