На главную ДЛЯ НОВИЧКОВДЛЯ НОВИЧКОВ СОБЫТИЯ КАРТА САЙТА ПРЕСС-СЛУЖБА
ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ДАТЫ ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ О ПРОЕКТЕ
ДЛЯ ИНВЕСТОРОВДЛЯ ИНВЕСТОРОВ КОМПАНИИ ГОСТЕВАЯ НАГРАДЫ
SWITCH TO ENGLISH СТАТЬИСТАТЬИ БАЗА ДАННЫХ ФОРУМ КОНТАКТЫ
поиск по сайту  
подписка  


Биотерроризм

Биокомпьютеры

С-пептид. Часть III.

С-пептид. Часть II

С-пептид. Часть I.

Инсулин. Часть II.

Инсулин. Часть I.

Атипичная пневмония. Часть II.

Атипичная пневмония. Часть I.

Геносистематика - что это такое Часть 2.

ДНК или РНК: кто более матери-Природе ценен?

Будущее коммерческого внедрения генетически модифицированных организмов в странах европейского союза

Простая модель реакции организма на внешние воздействия

Некоторые современные подходы к терапии болезни Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера. Молекулярно-биологический аспект. Часть II

Болезнь Альцгеймера. Молекулярно-биологический аспект. Часть I

Болезнь Альцгеймера. От описания симптомов - к молекулярным механизмам.

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 5

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 3

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 2

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 1

«Страшная» еда

Эглин

Почему философия не удовлетворяет биолога?

Инвестиционная привлекательность Российского рынка биоинформатики и биотехнологий

Геносистематика - что это такое.

Эндотоксины Bacillus thuringiensis

Диабет. (часть II)

Вешенка и человек

Диабет. (часть I)

Почему ограничены размеры бактериальной колонии?

Функциональная роль остеопонтина в развитии и реконструкции костной ткани.

Структура и некоторые свойства белка остеопонтина.

Проблемы инвестирования в биотехнологические разработки для сельского хозяйства.

Роль метилирования ДНК в канцерогенезе.

Жизнь и смерть овечки Долли

Дню борьбы с проказой посвящается...

Бактерии, приносящие миллиард.

Дню борьбы со СПИДом - достойные проводы!

Современная лаборатория молекулярной биологии.

Интервью с вампирчиком.


Наши статьи

С-пептид. Часть II

Биологическая роль С-пептида.

Первые попытки изучения биологической активности С-пептида предпринятые около тридцати лет назад. Так, в 1978 году был издан дополнительный специальный выпуск журнала Diabetes (vol. 27, Suppl. 1), который целиком был посвящен исследованиям биологической роли С-пептида. Однако, из-за несовершенности методов исследования, а также резкой критике со стороны ряда, достаточно известных, "корифеев" большинство исследований было прекращено. Биологическая активность С-пептида впервые была исследована Стейнером и коллегами при исследовании проинсулина. Но в то время ничего не было обнаружено. Тогда посчитали, что единственное предназначение С-пептида - помощь в правильном фолдинге (правильном образовании дисульфидных связей) при биосинтезе инсулина. Впоследствии, Стейнер также заметил, что при первых исследованиях С-пептида, помимо других причин, количество очищенного С-пептида было недостаточным для проведения исследований, описанных в ряде более поздних работ, проведенных под его руководством. Последующие исследования Рубинштейна показали, что С-пептид и инсулин секретируются в кровоток совместно, что предполагает возможное существование биологической роли С-пептида. На настоящий момент, повышенный интерес проявляется к изучению биологических свойств и роли С-пептида, которым и посвящена данная статья.

С-пептид - инсулиномиметик

С-пептид может участвовать в предотвращении или ослаблении некоторых осложнений на нервной и сосудистой системах при диабете. При введении диабетическим крысам С-пептида в фармакологических дозах наблюдалось снижение концентрации глюкозы в кровотоке в преддверии увеального тракта (сосудистая оболочка глазного яблока), сетчатки глаза и седалищного нерва. С-пептид также снижает количество альбумина, проходящего в кровеносных сосудах через эти ткани. Также С-пептид помогает повышать скорость прохождения нервного импульса по хвостовому нерву, что может быть полезно при лечении для ослабления диабетических нейропатий.

Повышенные концентрации С-пептида были обнаружены у пациентов с ослабленными функциями почек. Уровень деградации С-пептида в кровотоке, после инъекции синтетического С-пептида был одинаков у здоровых и пациентов, страдающих инсулин зависимым сахарным диабетом. Это свидетельствует о том, что способность к секреции инсулина может быть высчитана исходя из концентрации С-пептида в кровотоке. В норме соотношение С-пептида и инсулина равно 5 (по другим данным 7), но после стимуляции b-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы это значение падает до 2 - 3. В данном эксперименте стимуляцию островковых клеток проводили глюкагоном (короткая) и глюкозой (длительная). При обоих способах стимуляции соотношение С-пептид/инсулин падает, однако вид кривых различен (при быстрой стимуляции кривая вогнутая, а при длительной - выпуклая).

Воздействие С-пептида на различные типы клеток

Классический способ исследования биологической роли пептидов - изучение связывания пептида с каким-либо рецептором. Проще всего это осуществить, используя радиоактивно меченный пептид. Результаты первого исследования взаимодействия С-пептида с клеточными мембранами были опубликованы в 1986. Авторы изучали связывание меченного 125I тирозилированного С-пептида с островковыми опухолевыми клетками крысы. Демонстрация специфического связывания С-пептида подтверждала высказываемые ранее предположения о влиянии С-пептида на функционирование островковых клеток. Интерпретация результатов была осложнена секрецией С-пептида в процессе изучения клеток и существованием двух различных С-пептидов крысы (у крыс проинсулин существует в виде двух изоформ, различия между которыми минимальны). Это является недостатком ряда других проведенных исследований связывания С-пептида с мембранами различных типов клеток, с использованием технологии лигандов, содержащих радиоактивную метку. Кроме того, наличие нескольких предположительных сайтов связывания на единицу клеточной поверхности может вносить дополнительные трудности при демонстрации связывания С-пептида.

Данные показывают, что С-пептид в наномолярных концентрациях специфически связывается с поверхностью некоторых типов клеток, возможно с помощью рецептора белка G, с последующей активацией Са2+-зависимых внутриклеточных сигнальных путей. Внутриклеточные эффекты С-пептида исследовались в свежеприготовленных проксимальных сегментах нейронов крысы - удобной в работе экспериментальной модели. Добавление С-пептида к трубчатым сегментам приводило к дозозависимому возрастанию базальной активности Na++-зависимой АТФазы, причем, предварительная инкубация с токсином коклюша полностью подавляла этот эффект. Все это указывает на то, что G-белок, взаимодействующий с рецептором, активированным С-пептидом, может быть вовлечен в пути сигнальной трансдукции С-пептида. Как известно, токсин коклюша действует на a-субъединицу Gi-белков, приводя к нарушению взаимодействия между G-белком и петлей мембраносвязанного рецептора, что вызывает нивелирование эффекта С-пептида.

В ряде работ предпринимались попытки проанализировать причины улучшения функций некоторых типов клеток, вызываемых С-пептидом. Для этого авторы изучали методами флюоресцентной корреляционной спектроскопии связывание С-пептида с мембранами различных клеток. Высокочувствительное измерение взаимодействия лиганд-мембрана показало высокоселективное связывание флюоресцентно меченного С-пептида с некоторыми типами клеток человека. Связывание С-пептида с мембранами клеток не наблюдалось в случае предварительной обработки клеток токсином коклюша, который, как уже говорилось выше, модифицирует G-белок, ассоциированные с рецептором. Константа связывания С-пептида эндотелиальными клетками, фибробластами и трубчатыми клетками почек (renal tubular cells) составляет 2.0*109 М-1, 2.5*109 М-1 и 3.3*109 М-1 соответственно. Связывание стереоспецифично, кроме того, не наблюдается перекрестного связывания с инсулином, проинсулином, инсулин подобными факторами роста I и II или нейропептидом Y. С-пептид стимулирует активность Na+-К+-зависимую АТФазы и эндотелиальной NO-синтетазы. Также показано, что секреция С-пептида сопровождается увеличением кровяного давления в скелетных мышцах и коже, снижением фильтрации гломерулоцитов, пониженной экскрецией альбумина и улучшением нервных функций у пациентов с инсулин зависимым сахарным диабетом, у которых наблюдалась нехватка С-пептида. У здоровых - такие явления (в ответ на прием С-пептида) не наблюдались. Существует возможность, что совместное перемещение инсулина и С-пептида в кровотоке может предотвращать развитие или замедлять прогрессирование некоторых осложнений при инсулин зависимом сахарном диабете. С-пептид проявляет физиологические эффекты в почках и нервных клетках, но механизмы этого воздействия пока до конца не изучены и непоняты. Методами корреляционной флюоресцентной спектроскопии изучалось связывание С-пептида, меченного родамином, с фибробластами кожи человека, как с нативными, так и растворенными в детергенте. Специфичность связывания измерялась путем замещения меченного С-пептида нативным С-пептидом. В первом случае константа ассоциации была 3*109 М-1, полное насыщение наступало при концентрации С-пептида 0,9 нМ, которая является близкой к физиологической (концентрации С-пептида в кровотоке). При инкубации фибробластов, растворенных в детергенте "Chaps" (цвитер-ионный детергент) были обнаружены макромолекулы, селективно связывающие С-пептид. При растворении фибробластов в других детергентах (лизофосфатидилхолин, Triton X-100, b-октилглюкопиранозид, SDS и др.) связывание было слабым или не специфичным. Кроме этого проводились исследования влияние С-пептида на транспорт глюкозы в различных типах клеток. Так, например, было показано, что в клетках четырехглавой мышцы бедра добавление С-пептида в концентрациях 0,5; 1,0 и 2,5 нМ/л повышало транспорт 3-О-метилглюкозы на 38, 64 и 64 процента соответственно. Надо отметить, что в том же исследовании было установлено, что транспорт глюкозы при добавлении инсулина в концентрации 0,3 нМ/л транспорт 3-О-метилглюкозы увеличивался в 1,8 раза. Также было показано, что С-пептид проявляет антагонизм по отношению к гликогену. В модельных экспериментах С-пептид ингибировал стимулированный аргинином гликогеновый ответ в изолированной перфузионной системе печени крысы, а также, стимулируемую жирами, секрецию ингибирующего полипептида клетками кишечника. Учитывая, что С-пептид стимулирует транспорт глюкозы в скелетных мышцах дозозависимым путем, вполне возможно, что С-пептид играет регуляторную роль в метаболизме углеводородов. Кроме этого было показано, что иммунореактивность по отношению к С-пептиду проявляется в цитоплазме сомы и в апикальной части дендритов некоторых пирамидальных клеток неокортекса (Gyrus precentralis) и гиппокампа (аммонова рога) человека. Так как С-пептид, является сопутствующим продуктом при синтезе инсулина, по мнению ряда авторов, его присутствие в нейронах является подтверждением гипотезы о возможности синтеза инсулина вне поджелудочной железы. Также приводятся данные о более высокой концентрации инсулина в клетках мозга по сравнению с плазмой крови.

Влияние структуры С-пептида на биологические свойства

При изучении биологической роли белков и пептидов особое внимание уделяется изучению влияния отдельных структурных элементов и даже индивидуальных аминокислотных остатков на функциональные свойства молекулы в целом. Так, например, оценивали влияние стуктуры С-пептида на связывание с мембранами трубчатых клеток почек. Основное внимание уделялось С-концевому пентапептиду (Glu-Gly-Ser-Leu-Gln). Была получена серия мутнтных С-пептидов, в которых один аминокислотный остаток из С-концевого пентапептида заменялся на аланин. Так же как и в предыдущей работе специфичность связывания мутантных С-пептидов измерялась путем замещения С-пептида, меченного родамином. Было показано, что замена Glu27 на аланин приводила к существенному ослаблению связывания. Наименьшее влияние на связывание С-пептида оказывает замена Gly28, замена других аминокислотных остатков С-концевого пентапептида оказывает незначительное влияние. С другой стороны, рядом авторов высказывается предположение, что биологические эффекты С-пептида могут осуществляться по механизму, который противоречит основному правилу: пептидные гормоны оказывают дейстие только при стереоспецифическом связывании с рецептором. Как было обнаружено, С-пептид приводит к положительным эффектам при сосудистых и нервных дисфункциях, вызванных экспериментальным диабетом у крыс. Подобные эффекты наблюдались при введении D-энантиомера и обратной последовательности С-пептида. Авторы предположили, что подобные эффекты С-пептида могут быть независимы от хиральности и напраления пептидных связей и воздействует по механизму, аналогичному механизму воздействия амфипатических антимикробных пептидов. Последние проявляют свое действие путем нехирального взаимодействия с мембранами, приводящего к образованию ионных каналов и оказывает влияние на активность фосфолипазы А. Существует мнение, что за этот эффект отвечает глицин-богатый регион в середине С-пептида (остатки 13 - 17).

В заключение хотелось бы отметить, что проявляемый в настоящее время повышенный интерес к биологической роли С-пептида, поставил на повестку дня вопрос о его получении в очищенном виде в достаточных количествах. В следующей статье этой серии будут рассмотрены методы получения С-пептида.


Список цитируемой литературы:

1. Diabetes 1978;27 Suppl 1:207-9 Kinetics of human C-peptide in man. Faber OK, Kehlet H, Madsbad S, Binder C. (A)
2. Diabetes 1978;27 Suppl 1:201-206 C-peptide and insulin in liver disease. Johnston DG, Alberti KGMM, Wright R, Smith-Laing G, Stewart AM, Sherlock S, Faber O, Binder C.
3. Science 1997 Jul 25;277:563-566 Prevention of vascular and neural dysfunction in diabetic rats by C-peptide. Ido Y, Vindigni A, Chang K, Stramm L, Chance R, Heath WF, DiMarci RD, Di Cera E, Williamson JR.
4. Science 1997 Jul 25;277:531-532 Proinsulin C-peptide - biological activity? Steiner DF, Rubenstein AH.
5. Am J Physiol Endocrinol Metab 2000;278:E759-E768 Role of C-peptide in human physiology. Wahren J, Ekberg K, Johansson J, Henriksson M, Pramanik A, Johansson B-L, Rigler R, Jornvall H.
6. PNAS 1999 Nov 9; 96(23):13318-13323 Specific binding of proinsulin C-peptide to human cell membranes. Rigler R, Pramanik A, Jonasson P, Kratz G, Jansson OT, Nygren P-A, Stahl S, Ekberg K, Johansson B-L, Uhlen S, Uhlen M, Jornvall H, Wahren J.
7. Biochem Biophys Res Commun 2001 Jan 19;280(2):423-7 Specific binding of proinsulin C-peptide to intact and to detergent-solubilized human skin fibroblasts. Henriksson M, Pramanik A, Shafqat J, Zhong Z, Tally M, Ekberg K, Wahren J, Rigler R, Johansson J, Jornvall H.
8. Diabetologia 1991 Dec;34(12):899-901 Effect of human C-peptide on glucose transport in in vitro incubated human skeletal muscle. Zierath JR, Galuska D, Johansson BL, Wallberg-Henriksson H.
9. Acta Histochem 1982;70(2):326-30 C-peptide immunoreactive neurons in human brain. Dorn A, Rinne A, Hahn HJ, Bernstein HG, Ziegler M.
10. Biochem Biophys Res Commun 2001 Jun 1;284(1):94-8 C-peptide binding to human cell membranes: importance of Glu27. Pramanik A, Ekberg K, Zhong Z, Shafqat J, Henriksson M, Jansson O, Tibell A, Tally M, Wahren J, Jornvall H, Rigler R, Johansson J.



Rusbiotech™
Copyright © 2000-2003 Rusbiotech
designed by Интерруссофт © 2003