Металлотионеины

Оцените статью

Наряду с тиоредоксинами к числу белков, регулирующих редокс-состояние клетки («redox regulating proteins»), относятся глютаредоксины, которые, подобно тиоредоксинам, могут включаться в альтернативные клеточные функции, такие как образование дезоксирибонуклеотидов при синтезе ДНК, перенос сигнала, зашита от окислительного стресса [61, 71, 72]. По сути дела глютаредоксины являются тиолдисульфидоксидоредуктазами, которые могут восстанавливать белковые дисульфиды или смешанные дисульфиды между Г—SH и белком.

Металлотионеины представляют собой низкомолекулярные белки с большим количеством цистеиновых (SH) остатков, способных связывать ионы тяжелых металлов. Синтез металлотионеинов, являющихся стрессорными белками (или белками «острой фазы»), индуцируется после различных воздействий токсической природы, что приводит к увеличению резистентности биологических систем [73].

Сдвиги редокс-равновесия в сторону усиленного окисления и накопления окисленных эквивалентов, вызванные различного рода повреждающими агентами, приводят к активации синтеза еще одного вида маломолекулярных тиоловых белков, получивших название белков теплового шока (Heat shock proteins, Hsp). Отмечено, что активация транскрипции генов Hsp происходит при истощении фонда Г—SH и окислении белковых тиолов [74]. В условиях клеточного окислительного стресса эти белки могут стабилизировать денатурированные протеины и способствовать последующему восстановлению их структуры [75].

Если тиоредоксины, глютаредоксины, металлотионеины и Hsp рассматриваются как внутриклеточные белковые антиоксиданты, то альбумины — как антиоксидант, циркулирующий в крови [76]. В этой связи заслуживает быть отмеченным тот факт, что 63 % реактивных HS-групп белков сыворотки крови человека обнаружено в составе альбуминовой фракции, тогда как 23 % — в гглобулинах, а 14 % — в глобулиновых фракциях [77].

Приведенные данные позволяют видеть уникальную роль тиоловых белков в редокс-механизме биологической регуляции. Эта роль, обусловленная обратимостью редокс-превращений тиолдисульфидной системы, проявляется в способности таких белков реагировать на внешние воздействия («сигнал») и осуществлять специализированную биологическую («рабочую») функцию.

Недавно обнаруженная способность тиоловых белков к приему и передаче информации о внешнем воздействии стимулировала интерес к изучению «сигнальных белков» и механизма редокс-сигнализации [47, 21,54, 22, 78, 79, 71].

Л. Липтон и соавторы [78] отмечают, что цистеиновые остатки, важные для связывания металлов и формирования белковой структуры с участием дисульфидных связей, до недавнего времени не рассматривались по отношению к регуляции функции белка. Однако, как оказалось, они могут включаться в модуляцию активности белков и сигнализацию событий через реакции их сульфгидрильных групп; к числу таких реакций относятся окислительно-восстановительные превращения, хелатирование переноса металлов (главным образом Zn2+ и Cu2+) и S-нитрозилирование, т. е. каталитическое перемещение NO-группы на SH-группу. В некоторых случаях эти совершенно разные реакции могут конкурировать между собой за одну и ту же SH-группу отдельного цистеинового остатка, образуя молекулярный механизм переключения возможных редокс NO или Zn2+ модификаций для контролирования белковых функций.

По мнению С. Sen [21], основанная на окислительновосстановительных реакциях регуляция переноса сигнала и генной экспрессии представляется как фундаментальный регуляторный механизм в клеточной биологии. Поток электронов (от клеточной мембраны к ядру) через боковую цепь функциональных групп [—CH2—SH] цистеинильных остатков в белках обусловливает их редокс-сенсорные свойства. Поскольку в большинстве случаев тиоловые группы внутриклеточных белков сильно «забуферены» против окисления высоко восстановленным внеклеточным окружением (Г—SH и др.), только доступные белковые SHгруппы с высокими тиолдисульфидными окислительными потенциалами являются подходящими для проявления редоксчувствительности. Основное значение в редокс-сигнализации, как полагает автор, имеют эндогенные тиоредоксин и Г—SH.

Имеются многочисленные свидетельства того, что изменения свойств белковых молекул, вызванные модификацией тиоловых групп, могут оказаться опасными для инициации сигнальных процессов или причинят вред клетке вследствие нарушения необходимых для ее жизни функций [47]. Это обстоятельство в свою очередь показывает, что способность тиолов к обратимому окислению делает их «ключевым компонентом механизма редоксрегуляции клеточных функций» [22].

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Поля для обязательного заполнения *

*

Подняться вверх