Главная / Здоровье / Реакции организма / Обратимость редокс-превращений ТДС

Обратимость редокс-превращений ТДС

Оцените статью

Еще одно важное свойство биотиолов. В публикациях разных лет и разных целевых ориентаций содержатся многочисленные свидетельства того, что модификация редокс-состояния тиолдисульфидной системы нативного белка вызывает обратимые конформационные изменения, следствием которых является модуляция специфической для данного белка биологической активности [27-29]. Таким образом, речь идет по существу о тиолдисульфидном механизме регуляции конформационного состояния белков и их биологической активности. В этот процесс последовательно вовлекаются:

Внешний агент fi тиолдисульфидная редокс-система fi Конформация белка fi Специфическая активность белка.

Здесь нельзя не вспомнить, что еще в середине минувшего века наш выдающийся физиолог Х.С. Коштоянц [30] отмечал способность ряда белков отвечать на воздействие химических и физических факторов окружающей среды структурным изменением молекул, подчеркивая обратимый характер таких изменений. Последнее, по его мнению, «означает, что белок, претерпев структурные изменения, возвращается в первоначальное структурное состояние, что позволяет ему вновь реагировать на повторное воздействие». При этом автор связывал упомянутую способность белков с уникальными физикохимическими свойствами HS-групп, обладающих высокой реакционной способностью и легко вступающих в обратимую окислительно-восстановительную реакцию. Думается, что эта мысль имеет ключевое значение для понимания универсальной и многоплановой роли тиолдисульфидной системы в механизмах регуляции процессов жизнедеятелности.

В настоящее время известно, что с этой редокс-системой связаны: активность ферментов [1, 2, 8, 9, 31-34], клеточное деление и рост [35, 36, 37], мышечное сокращение [1, 8, 38-40], проницаемость клеточных мембран и транспорт биологически активных веществ [8, 41-44], функция рецепторов [30, 45-48], окислительное фосфорилирование и дыхательная функция митохондрий [49-53], генная экспрессия и транскрипция ДНК [24], сигнальная информация [54, 21-22], регуляция антиоксидантной активности при окислительном стрессе [55-57, 9], суточные ритмы агрегации лейкоцитов в кровяном русле [58].

Уникальная роль тиоловых белков в механизме биологической регуляции обусловлена их способностью реагировать на из

менения окислительно-восстановительного состояния окружающей среды или вызывать такие изменения. С наибольшей полнотой эту способность проявляют, например, тиоредоксины, глютаредоксины, металлотионеины, альбумины [59-61].

Тиоредоксин — это многофункциональный и широкораспространенный белок, характеризующийся наличием дитиолдисульфидного компонента [59], т. е. в восстановленном состоянии представляет собой дитиол. Тиоредоксин может регулировать различные системы путем «тиолового редокс-контроля», включающего изменения активности ферментов, рецепторов, фактора транскрипции, происходящие за счет реакций дитиолдисульфидного обмена. Тиоредоксин также контролирует клеточный рост и иммунную систему [62-64].

Большое биологическое значение имеет своеобразный путь окислительно-восстановительных превращений тиоловых соединений, представленный реакциями так называемого «тиолдисульфидного обмена» (реакциями образования «смешанных» дисульфидов). В данном случае речь идет о взаимодействии между SHгруппой низкомолекулярного тиола и дисульфидной группой белка; в результате этой реакции возникает «смешанная» дисульфидная связь между молекулой белка и остатком тиола:

reakcii-2

Полагают, что в качестве низкомолекулярного тиола живые организмы очень широко используют глютатион [65-67, 32, 25]. Возможно также редокс-взаимодействие между S—S-группой окисленного глютатиона и SH-группой белка.

Смешанные дисульфиды между белками и глютатионом присутствуют в клетках в высоких концентрациях, что играет важную роль в механизме поддержания буферной окислительно

восстановительной системы «SH/SS—глютатион», антиоксидантной активности и модуляции специфической активности белков, в частности ферментов [65, 32]. Тиолдисульфидный обмен осуществляется при участии редокс-зависимых тиоловых энзимов: тиолпротеин-дисульфид-оксидоредуктаз (коды ферментов (КФ) 1.6.4.4 и 1.8.4.2).

Широкое участие в реакциях тиолдисульфидного обмена принимают тиоредоксиновые белки [62]. Биологическое значение тиолдисульфидного обмена современные представления связывают с его участием в механизмах регуляции процессов жизнедеятельности. Становится очевидным, что образование смешанных дисульфидов «белок-глютатион» (глютатионилирование белка) может являться важным этапом механизма редокс-регуляции при физиологических условиях [25]. Таким путем достигается возможность обратимой модификации конформационных характеристик белка и его специфической биологической активности, возможность защиты белка от необратимого окисления. Временное образование дисульфидных связей происходит в процессе регуляции генной экспрессии и каталитической активности, ингибирования апоптоза, неспецифической и специфической иммунной защиты, взаимодействия некоторых гормонов со своими рецепторами [68, 32, 69].

В настоящее время термин «редокс-регуляция» широко используется для обозначения биологической ответной реакции, направленной на сохранение гомеостаза при окислительном стрессе [24]. Окислительный стресс, вызванный химическими, физическими или биологическими агентами, стимулирует генерацию активных форм кислорода (АФК) в клетках и ответную реакцию клеток в виде сигналов к сохранению редокс-равновесия. Важную роль в этой реакции играют антиоксиданты, в том числе глютатионзависимые ферменты.

Обладающий очень высокой (в сравнении с глютатионом) восстановительной активностью тиоредоксин имеет решающее значение в активации факторов транскрипции при экспрессии клеточных генов в ответ на окислительный стресс и поэтому рассматривается как «ключевая молекула в редокс-сигнализации» [24], как «стресс-индуцибельный белок, защищающий клетку от стрессорных повреждений разного типа» [70].

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Поля для обязательного заполнения *

*

Подняться вверх