1.2.2. Классификация полипептидов, отдельные представили и их биологическая роль

С развитием биохимии термин «полипептиды», введенный Э.Фишером, приобрел более широкое значение. В настоящее время под полипептидами понимают соединения, состоящие из аминокислот, связанных между собой не только пептидными связями, но и связями других типов, а также содержащие в своей структуре не только протеиногенные аминокислоты, но и не встречающиеся в белках.

Все полипептиды по химическому строению делятся на следующие группы:

1.2.2.1. Малые линейные пептиды

К этой группе относятся полипептиды, содержащие до 50 аминокислотных остатков и имеющие молекулярную массу не более 5000 Да. Малые линейные пептиды делятся на низкомолекулярные (до 10-12 аминокислотных остатков в цепи) и высокомолекулярные (12-50 аминокислотных остатков в цепи).

Крупные полипептиды на основе α-аминокислот, связанных между собой пептидными связями, с молекулярной массой более 5000 Да называют белками. Естественно, что четкой границы между высокомолекулярными пептидами и белками нет. Малые линейные пептиды подразделяют на гомомерные и гетеромерные.

Гомомерные линейные пептиды построены исключительно из α-L-аминокислот и содержат только α-пептидную связь (белковоподобные пептиды). Малые гомомерные линейные пептиды в природе встречаются так же часто, как и белки, и прежде всего в организмах животных. В качестве примера рассмотрим важнейшие представители этой группы.

По биологическим свойствам эта группа пептидов делится на три основные группы: нейромедиаторы, пептидные гормоны, нейротоксины некоторых животных.

Нейромедиаторы. В 1975 г. из мозга млекопитающих были выделены два природных опиоидных пентапептида – [Met⁵]-энкефалин и .[Leu⁵]-энкефалин, воздействующие на опиатные рецепторы, но в отличие от морфина, не обладающие эффектом привыкания:

Tyr– Gly-Gly-Phe-Met – [Met⁵]-энкефалин

Tyr– Gly-Gly-Phe-Leu – .[Leu⁵]-энкефалин

Впоследствии из тканей гипофиза и гипоталамуса млекопитающих были выделены и другие полипептиды с аналогичной биологической активностью. Такие полипептиды, как природные, так и синтетические, получили название опиоидные полипептиды. Все они характеризуются присутствием остатка [Met⁵]-энкефалина в конце цепи (выделен жирным шрифтом). Их действие обусловлено способностью связываться с опиатными рецепторами вследствие сходности пространственного строения энкефалинового фрагмента и морфина. Общее название эндогенных полипептидов, обладающих опиоидной активностью, – эндорфины. Ниже приведены формулы выделенных и охарактеризованных эндорфинов человека:

α-эндорфин – Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu–

Val-Thr

γ-эндорфин – Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-

Val-Thr-Leu

δ-эндорфин – Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-

Val-Thr-Leu-Phe-Lys-Asn-Ala-Ile-Ile-Lys-Asn-Ala-Tyr

β-эндорфин – Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-

Val-Thr-Leu-Phe-Lys-Asn-Ala-Ile-Ile-Lys-Asn-Ala-Tyr-Lys-Lys-

Gly-Gln –

Энкефалины и эндорфины блокируют передачу нервных импульсов, поступающих от внутренних органов в подсознание, из подсознания – в сознание. Именно поэтому здоровый человек не ощущает пульсацию внутренних органов в том случае, если уровень поступающих от них импульсов не превышает определенную норму.

Морфин и другие наркотики, воздействуя на опиатные рецепторы, выполняют ту же функцию, что и природные эндорфины и энкефалины, однако при этом развивается привыкание, биохимическая основа которого заключается в том, что организм перестает вырабатывать природные эндорфины, и поэтому нуждается в постоянном приеме наркотика. Попытка прекратить прием наркотика вызывает состояние «ломки», когда импульсы, поступающие в подсознание от всех внутренних органов, беспрепятственно поступают и в сознание, что ощущается как чувство сильнейшей боли, ведь выработка природных эндорфинов и энкефалинов организмом прекращена.

Все было бы не так страшно, если бы наркотики не дезорганизовывали работу внутренних органов. Вот почему наркоманы долго не живут. Чтобы излечиться от наркомании, необходимо восстановить продукцию естественных энкефалинов и эндорфинов, которые, по-видимому, образуются в центральной нервной системе из специфического белка под действием специфических пептидаз. Процесс этот длительный и далеко не комфортный, вот почему так трудно избавиться от наркотической зависимости.

Пептидные гормоны. Гормоны животных (от греч. hormao – приводить в движение, побуждать), вещества, вырабатываемые специализированными клетками и железами внутренней секреции и регулирующие обмен веществ в отдельных органах и всем организме в целом. Органы, в которых вырабатываются пептидные гормоны животных, – это поджелудочная железа, желудок, гипофиз, почки, кровь.

Ниже приведены формулы некоторых не очень больших гомомерных линейных пептидных гормонов, а в табл. 1.6 – краткие сведения об их биологическом действии.

Ангиотензин I – Asp-Аrg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu

Ангиотензин II – – Asp-Аrg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe

Брадикинин – Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg

Глюкагон – His-Ser_Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-

Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Try-Leu-Met-Asn-Thr

Меланофорстимулирующий

гормон – β-МСГ – Ala-Glu-Lys-Lys-Asp-Glu-Gly-Pro-Tyr-Arg-Met-Glu-His-

Phe-Arg-Tre-Gly-Ser-Pro-Pro-Lys-Asp

В табл. 1.6 представлены не только гомомерные линейные пептидные гормоны, но и представители других типов пептидных гормонов – гетеромерные и гетеродетные пептидные гормоны.

Нейротоксины животных. Нервные яды пресмыкающихся, ядовитых насекомых, морских червей и других животных представляют собой главным образом белки. Однако известны и гомомерные пептидные яды. Например, яды пчел и ос представляют собой сложные смеси полипептидов, основным компонентом которых является гомомерный пептид – мелиттин (его содержание достигает 50%):

Gly-Ile-Gly-Ala-Val-Leu-Lys-Val-Leu-Thr-Thr-Gly Leu-Pro-Ala-Leu-

-Ile Ser-Trp-Ile-Lys-Arg-Lys-Arg-Lys-Arg-Glu-Glu

Молекула мелиттина состоит из 28 аминокислотных остатков. Примечательно, что молекула мелиттина является гомомерной и не содержит цистеина, в отличие от нейротоксинов змей, скорпионов, ядовитых пауков, которые являются гетеродетными пептидами и, как правило, содержат несколько дисульфидных мостиков.

Таблица 1.6