Мембранные белки: образование растворимых форм (слущивание с мембраны)
Субстратами AD-MP (и родственных ферментов) служат белки поверхности клетки ( табл. 1 ). Многочисленными исследованиями показано, что в результате избирательного гидролиза пептидных связей в примембранной области разных белков плазматической мембраны происходит их "слущивание" (shedding) с поверхности клетки и образование соответствующих растворимых форм ( Ehlters M., Riordan J., 1991 , Hooper N.M. et al., 1997 , Bazil V., 1995 , Massague J., Pondinella A., 1993 , Rose-John S., Heinrich P.C., 1994 , Кульберг А.Я., 1987 , Кульберг Л.Я., 1990 ). Это происходит при определенных физиологических и патологических условиях и часто наблюдается после взаимодействия рецептора с лигандом. Удаление рецептора с поверхности клетки снижает ее чувствительность по отношению лиганду и тем самым регулирует интенсивность физиологического ответа клетки на этот лиганд ( Ehlters M., Riordan J., 1991 , Hooper N.M. et al., 1997 , Bazil V., 1995 , Massague J., Pondinella A., 1993 , Rose-John S., Heinrich P.C., 1994 , Кульберг А.Я., 1987 , Кульберг Л.Я., 1990 ).
Образование растворимых форм в результате ограниченного протеолиза описано для разнообразных по структуре и функциям интегральных белков мембраны I и II типов : различных рецепторов, ростовых факторов, эктоферментов, лейкоцитарных антигенов. Многие из них присутствуют на клетках иммунной системы и участвуют в межклеточных взаимодействиях ( Ehlters M., Riordan J., 1991 , Hooper N.M. et al., 1997 , Bazil V., 1995 , Massague J., Pondinella A., 1993 , Rose-John S., Heinrich P.C., 1994 , Кульберг А.Я., 1987 , Кульберг Л.Я., 1990 ).
В качестве примера можно привести образование растворимой формы TNF-альфа из мембраносвязанного предшественника, катализируемое AD-MP . В этом случае в примембранной области функционально активного мембраносвязанного TNF-альфа (26 кДа) гидролизуется одна пептидная связь (Ala76-Val77) и освобождается растворимый цитокин (17 кДа) ( Black R. et al., 1997 , Moss M.L. et al., 1997 , Massague J., Pondinella A., 1993 ). Он может свободно перемещаться и взаимодействовать не только с соседними, но и с находящимися на расстоянии клетками-мишенями ( Massague J., Pondinella A., 1993 ). AD-MP является ключевым ферментом образования растворимого TNF-альфа в организме, так как установлено, что введение животным синтетических ингибиторов этого фермента предохраняет их от гибели, вызываемой усиленным освобождением этого цитокина ( Black R. et al., 1997 , Moss M.L. et al., 1997 ). Под действием AD-MP или сходной протеиназы наблюдается образование растворимых форм рецепторов TNF-альфа ( CroweP.D. et al., 1994 , Williams L.M. et al., 1996 ). Растворимые рецепторы могут связывать TNF-альфа и тем самым ослаблять его действие на клетку ( Massague J., Pondinella A., 1993 , Rose-John S., Heinrich P.C., 1994 , CroweP.D. et al., 1994 , Williams L.M. et al., 1996 ).
Еще одним субстратом для AD-MP в лимфоидных клетках может быть лиганд рецептора Fas - ( FasL ), который включен в индукцию апоптоза - программированной гибели клеток ( Nagata S., Golstein P., 1995 , Kayagaki N. et al., 1995 ). Растворимый FasL может вызывать апоптоз у находящихся на расстоянии клеток-мишеней и способствовать распространению этого процесса ( Hooper N.M. et al., 1997 , Nagata S., Golstein P., 1995 , Kayagaki N. et al., 1995 ).
Примером действия AD-MP на рецептор с другой функциональной активностью может служить селектин L - адгезивный рецептор, обеспечивающий прикрепление лимфоцита к эндотелиальной клетке ( Hooper N.M. et al., 1997 , Bazil V., 1995 , Chen A. et al., 1995 , Migaki G.I. et al., 1995 , Preece G. et al., 1996 ). В результате гидролиза пептидной связи (Lys321-Ser322) в примембранной области селектина L (74 кДа) и образования его растворимой формы (68 кДа) нарушается контакт между лимфоцитом и эндотелиальной клеткой . Это дает возможность лимфоциту свободно перемещаться при миграции клеток из кровяного русла в лимфоидные органы ( Bazil V., 1995 , Chen A. et al., 1995 , Migaki G.I. et al., 1995 , Preece G. et al., 1996 ).
Приведенные примеры, как и многие другие данные ( Hooper N.M. et al., 1997 , Bazil V., 1995 , Demaria S. et al., 1994 ) свидетельствуют о том, что AD-MP или сходные протеиназы, действуя на белки поверхности клетки с различной функциональной активностью, могут модулировать разнообразные функции и поведение клеток иммунной системы. Анализ связей, гидролизуемых AD-MP (или сходными протеиназами), а также исследования специфичности ферментов, проведенные с мутантными формами белков ( селектина L , TNF-альфа , рецепторов TNF-альфа ) ( Hooper N.M. et al., 1997 , Chen A. et al., 1995 , Migaki G.I. et al., 1995 , Brakebusch C. et al., 1994 ), показали, что для действия ферментов существенное значение имеет определенная структура примембранного участка белка-субстрата и расстояние гидролизуемой связи от мембраны (не менее 12-15 а.о.); природа остатков, формирующих гидролизуемую связь, по-видимому, не является определяющим фактором. Как правило, расщепление связей происходит в зоне наиболее гибких междоменных "стебельковых" или "шарнирных" участков молекулы, положение которых может изменяться при связывании лигандов или в результате изменения состояния соседних компонентов мембраны ( Ehlters M., Riordan J., 1991 , Hooper N.M. et al., 1997 , Bazil V., 1995 , Massague J., Pondinella A., 1993 , Rose-John S., Heinrich P.C., 1994 , Кульберг А.Я., 1987 , Кульберг Л.Я., 1990 ).
Следует отметить, что протеолиз мембранных белков и освобождение их растворимых форм с поверхности клетки - строго регулируемый процесс, который контролируется как на уровне экспрессии определенной протеиназы, так и на уровне регуляции ее активности, а также путем изменения конформации субстрата - компонента мембраны - и доступности его для действия фермента ( Ehlters M., Riordan J., 1991 , Hooper N.M. et al., 1997 , Bazil V., 1995 , Massague J., Pondinella A., 1993 ).
Часто образование растворимых форм мембранных белков происходит при активации и неопластической трансформации клеток и наблюдается при многих патологических состояниях ( кахексии , сепсисе , аутоиммунных заболеваниях и др.) ( Hooper N.M. et al., 1997 , Bazil V., 1995 , Massague J., Pondinella A., 1993 , Rose-John S., Heinrich P.C., 1994 , Кульберг А.Я., 1987 , Кульберг Л.Я., 1990 ). Поэтому протеиназы, катализирующие подобные реакции, имеют важное значение и рассматриваются как потенциальные мишени при поиске новых лекарственных средств ( Hooper N.M. et al., 1997 , Black R. et al., 1997 , Moss M.L. et al., 1997 , Fleischer В., 1994 , Rose-John S., Heinrich P.C., 1994 ).
Смотрите также:
