По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 577.156.2 DOI:10.33920/MED-12-2409-06

Механизмы биологической активности коротких пептидов

Болдырева Юлия Викторовна к.м.н., доцент кафедры биологической химии Института фармации, ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет», 625023, Российская Федерация, г. Тюмень, ул. Одесская, 54, тел. +7-919-9-371-371, E-mail: tgma.06@mail.ru, ORCID: 0000-0002-3276-7615

В статье рассмотрена проблема, посвященная механизмам биологической активности коротких пептидов, которые реализуются в организме человека. Обоснование. Уже к началу 90-х годов прошлого столетия было выделено более одной тысячи пептидов с определенным числом аминокислотных остатков и установленной последовательностью их расположения. Установлено, что данные соединения представляют собой комплекс коротких пептидов с выраженными основными свойствами. Далее стало известно, что полипептиды, содержащие до 20 аминокислотных остатков с молекулярной массой до 3,5 кДа и имеющие щелочной характер, являются сигнальными молекулами, т. к. участвуют в регуляции гомеостаза на клеточном уровне организации живого, поскольку легко проникают через клеточную мембрану. Цель работы: обобщить и представить материал, демонстрирующий механизмы биологической активности коротких пептидов в организме человека. Методы и материалы: был выполнен поиск литературы отечественных и зарубежных авторов; полученные данные проанализированы и обобщены. Результаты. Дана обобщающая информация, характеризующая механизмы биологической активности коротких пептидов в условиях организма человека. Описаны основные молекулярные взаимодействия коротких пептидов и организма. Заключение. Идея применения регуляторных пептидов в стареющем организме, создание эффективных биорегуляторов будет способствовать достижению видового предела продолжительности жизни, а также восстановлению и сохранению основных физиологических функций. В настоящее время это актуальная проблема биогеронтологии.

Литература:

1. Молекулярные и физиологические механизмы старения Анисимов В. Н. /-СПб.: Наука, 2003. — 468 с. [Molekulyarnye i fiziologicheskie mekhanizmy stareniya Anisimov V. N. /-SPb.: Nauka, 2003. — 468 s. (In Russ)].

2. Пептидные регуляторы — новый класс геропротекторов/Хавинсон В. Н., Кузник Б. И., Рыжак Г. А. // Успехи геронтологии. 2013-Т1-С 20–37. [Peptidnye regulyatory — novyj klass geroprotektorov/Havinson V. N., Kuznik B. I., Ryzhak G. A. // Uspekhi gerontologii. 2013-T1-S 20–37 (In Russ)].

3. Peptide Regulation of Gene Expression and Protein Synthesis in Bronchial Epithelium/ Khavinson V. K., Tendler S. M., Vanyushin B. F., [et al.] // K. Lung. -2014; Vol. 192; Р. 781–791. — DOI:10.1007/s00408-014-9620-7.

4. Пептиды восстанавливают функциональное состояние почек при циспластиновой острой почечной недостаточности/ Заморский И. И., Щудрова Т. С., Линькова Н. С., [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2015; Т 59- № 6; С 708–712. DOI: 10.1007/s10517-015-3062-y [Peptidy vosstanavlivayut funkcional'noe sostoyanie pochek pri cisplastinovoj ostroj pochechnoj nedostatochnosti/ Zamorskij I. I., SHCHudrova T. S., Lin'kova N. S., Nichik T. E., Havinson V. H. // Byulleten' eksperimental'noj biologii i mediciny. 2015; T 59- № 6; S 708–712. DOI: 10.1007/s10517-015-3062-y (In Russ)].

5. Роль вазоактивного пептида в лечении хронической артериальной недостаточности нижних конечностей/ Китачёв К. В., Сазонов А. Б., Козлов К.Л., [и др.] // Успехи геронтологии. 2013; Т 26 № (2); С 292–296 [Rol' vazoaktivnogo peptida v lechenii hronicheskoj arterial'noj nedostatochnosti nizhnih konechnostej Kitachyov K.V., Sazonov A. B., Kozlov K. L., Petrov K. YU., Slyusarev A. S., Sedova E.V. // Uspekhi gerontologii. 2013; T 26 № (2); S 292–296 (In Russ)].

6. Эффекты синергизма в совместном действии α-токоферола и ферментативных антиоксидантов при окислении модельных гетерогенных липидных систем in vitro в присутствии биологически активных олигопептидов Болдырева Ю. В.: Автореф. … дис. к.м.н. — Тюмень, 2010. — 24 с [Effekty sinergizma v sovmestnom dejstvii α-tokoferola i fermentativnyh antioksidantov pri okislenii model'nyh geterogennyh lipidnyh sistem in vitro v prisutstvii biologicheski aktivnyh oligopeptidov Boldyreva Y. U. V.: Avtoref. … dis. k.m.n. — Tyumen', 2010. — 24 s (In Russ)].

7. Tetrapeptide KEDW Interacts with DNA and Regulates Gene Expression/ Khavinson V. Kh., Tendler S. M., Kasyanenko N. A.// Am. Journal Biomed. Sci. 2015; Vol 7 № 3; P 156–169. DOI: 10.1134/s2079057013010062.

8. Использование олигопептидов в клеточно-ориентированных технологиях превентивной гериатрии/ Мещанинов В. Н., Хавинсон В. Х., Ткаченко Е. Л. // Вестник уральской медицинской академической науки. 2015 № 4; С 116–122 [Ispol'zovanie oligopeptidov v kletochno-orientirovannyh tekhnologiyah preventivnoj geriatrii/ Meshchaninov V. N., Havinson V. H., Tkachenko E. L. // Vestnik ural'skoj medicinskoj akademicheskoj nauki. 2015 № 4; S 116–122 (In Russ)].

9. Dauber K., Becker D., Odendahl M. Enumeration of viable CD34 (+) cells by flow cytometry in blood, bone marrow and cord blood: results of a study of the novel BD™ stem cell enumeration kit. Cytotherapy. 2011-№ 2; P. 449–458.

10. Тканеспецифическое действие пептидов Хавинсон В. Х. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2001; T 132-№ 8 С 228–229 [Tkanespecificheskoe dejstvie peptidov Havinson V. H. // Byul. eksperim. biol. i med. 2001; T 132-№ 8 S 228–229] (In Russ)]..

11. Проникновение коротких флуоресцентно-меченных пептидов в ядро в клетках HeLa и специфическое взаимодействие пептидов с дезоксирибоолигонуклеотидами и ДНК in vitro/ Федореева Л. И., Киреев И. И., Хавинсон В. Х. // Биохимия. 2011-Т 11№ 76; С 1505– 1516. [Proniknovenie korotkih fluorescentno-mechennyh peptidov v yadro v kletkah HeLa i specificheskoe vzaimodejstvie peptidov s dezoksiribooligonukleotidami i DNK in vitro/ Fedoreeva L. I., Kireev I. I., Havinson V. H. // Biohimiya. 2011-T 11№ 76; S 1505–1516 (In Russ)].

12. Пептиды регулируют экспрессию сигнальных молекул в клеточных культурах почек при старении in vitro /Хавинсон В. Х., Линькова Н. С., Полякова В. О., [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014; — Т 157-№ 2 С 227–230. DOI: 10.1007/ s10517-014-2540-y [Proniknovenie korotkih fluorescentno-mechennyh peptidov v yadro v kletkah HeLa i specificheskoe vzaimodejstvie peptidov s dezoksiribooligonukleotidami i DNK in vitro/ Fedoreeva L. I., Kireev I. I., Havinson V. H. // Biohimiya. 2011-T 11№ 76; S 1505– 1516 (In Russ)].

13. Эпигенетические аспекты пептидной регуляции старения // Успехи геронтологии. Хавинсон В. Х., Соловьёв А. Ю., Жилинский Д. В., [и др.] — 2012; Т 25, № 1; С 11– 16 [Epigeneticheskie aspekty peptidnoj regulyacii stareniya // Uspekhi gerontologii. Havinson V. H., Solov'yov A. YU., ZHilinskij D. V., SHataeva L. K., Vanyushin B. F. 2012; T 25, № 1; S 11–16 (In Russ)].

14. Влияние регуляторных пептидов на транскрипцию генов/Хавинсон В. Х., Чернова А. А., Шатаева Л. К. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2003-Т136-№ 9; С328–330 [Vliyanie regulyatornyh peptidov na transkripciyu genov/Havinson V. H., CHernova A. A., SHataeva L. K. // Byul. eksperim. biol. i med. 2003-T136-№ 9; S328–330 (In Russ)].

15. Модель взаимодействия регуляторных пептидов с двойной спиралью ДНК/ Хавинсон В. Х., Шатаева Л. К., Бондарев И. Э. // Успехи соврем. биол. 2003; Т-123-№ 5-С 467–474. [Model' vzaimodejstviya regulyatornyh peptidov s dvojnoj spiral'yu DNK/ Havinson V. H., SHataeva L. K., Bondarev I. E. // Uspekhi sovrem. biol. 2003; T-123-№ 5; S 467–474. (In Russ)].

16. Определение биологической активности пептидных биорегуляторов в органотипической культуре тканей./ Чалисова Н. И., Мельникова Я. В., Заломаева Е. С. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017; № 6; С 274–277. DOI: 10.36946/0869-7922-2017-2-22-26. [Opredelenie biologicheskoj aktivnosti peptidnyh bioregulyatorov v organotipicheskoj kul'ture tkanej./ CHalisova N. I., Mel'nikova YA. V., Zalomaeva E. S. // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2017; № 6; S 274–277. (In Russ)].

17. Тестирование геропротекторов в экспериментах на клеточных культурах: выбор оптимальной модельной системы / Хохлов А. Н., Клебанов А. А., Кармушаков А. Ф., [и др.] // Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2014; № 1; С 13–18. DOI: 10.3103/s0096392514020035. [Testirovanie geroprotektorov v eksperimentah na kletochnyh kul'turah: vybor optimal'noj model'noj sistemy / Hohlov A. N., Klebanov A. A., Karmushakov A. F., SHilovskij G. A., Nasonov M. M., Morgunova G. V. // Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16: Biologiya. 2014; № 1; S 13–18. (In Russ)].

18. Гормоны и регуляторные пептиды: различия и сходство понятий и функций. Место гормонов среди других межклеточных сигнализаторов /Ашмарин И. П. Гормоны и регуляторные пептиды: различия и сходство понятий и функций. Место гормонов среди других межклеточных сигнализаторов // Российский химический журнал. 2002; Т 49-№ 1-С 4–7. [Gormony i regulyatornye peptidy: razlichiya i skhodstvo ponyatij i funkcij. Mesto gormonov sredi drugih mezhkletochnyh signalizatorov /Ashmarin I. P. Gormony i regulyatornye peptidy: razlichiya i skhodstvo ponyatij i funkcij. Mesto gormonov sredi drugih mezhkletochnyh signalizatorov // Rossijskij himicheskij zhurnal. 2002; T 49-№ 1-S 4–7. (In Russ)].

Пептиды — класс органических веществ, состоящих из двух и более аминокислотных остатков, соединённых между собой пептидными (амидными) связями

Пептиды, содержащие от 10 до 20 аминокислотных остатков, называются олигопептидами; в состав которых входит до 100 аминокислот — полипептидами, а если 100 и более — белками. Впервые о пептидах упоминается в 1900 г. немецким химиком-органиком Германом Эмилем Фишером, он выдвинул гипотезу о том, что пептиды состоят из цепочки аминокислот, соединенных определённым типом связи. В 1902 г. ему удалось доказать наличие этой связи, а к 1905 г. он разработал метод, при помощи которого стало возможным синтезировать пептиды в лабораторных условиях. И, несмотря на то что с тех пор прошло уже много времени, сегодня каждый понимает, какую важную роль белки выполняют в условиях человеческого организма, в частности. Наиболее емко о белках было сказано Фридрихом Энгельсом: «Жизнь — это есть способ существования белковых тел…» [1, 2]. Из этого следует, что, если есть белковые молекулы, есть жизнь организма, и, наоборот, нет белков — организм не жизнеспособен. Вероятно, этот факт послужил стимулом для дальнейшего изучения пептидов. Так, в середине прошлого столетия среди ученых появилось мнение о новом классе химически активных веществ — цитомединах [биологически активных пептидах, регуляторных пептидах, пептидных биорегуляторах (ПБ)].

Из физиологии [3–5] известно, что существует концепция каскадной пептидной регуляции физиологических функций организма, которая была выдвинута И. П. Ашмариным (1988). В связи с чем предполагалось, что пептидные биорегуляторы (ПБ) принимают участие в регуляции экспрессии генов и синтеза белков. В результате регуляторных процессов, несмотря на действие патогенетических факторов, предупреждаются или ослабляются повреждения ДНК, мутации и патологические трансформации и усиливается течение репаративных процессов, направленных на восстановление клеточного гомеостаза.

Учитывая этот факт, Хавинсон В. Х. с соавторами (2006-2013) изучали механизм биологической активности олигопептидов. Авторы целью своей работы ставили определить путь проникновения коротких пептидов в клетку, а также изучение эпигенетической регуляции экспрессии генов в присутствии данных молекул. Для решения этой задачи в работе была предложена модель развития патологических процессов, согласно которой ключевую роль в них играют нарушения пептидергической регуляции. Коррекция таких нарушений путём дополнительного введения в организм лабораторных животных коротких пептидов приводила к регрессии патологического процесса и нормализации нарушенных функций органа. Таким образом, были установлены главные преимущества низкомолекулярных пептидов по сравнению с высокомолекулярными белковыми регуляторами: они обладают высокой биологической активностью, проявляют тканеспецифичность, у них отсутствуют видоспецифичность и иммуногенность. Длительный характер действия, производимого эндогенными пептидами, позволяет предположить, что, по крайней мере, некоторые из них влияют на изменения активности генов, что может быть справедливо и для синтетических пептидных соединений.

Для Цитирования:
Болдырева Юлия Викторовна, Механизмы биологической активности коротких пептидов. Терапевт. 2024;9.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: