Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Антиоксиданты растений

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ БИОПОЛИМЕРОВ

Белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды менее подвержены воздействию АФК, чем липиды. Поэтому ученые значительно позднее обратили внимание на окислительные повреждения в биополимерах. Эта тема очень актуальна, в частности она составляет один из крупнейших разделов протеомики.

Окислительные повреждения белков

Основной агент, вызывающий окислительное повреждение белков, — гидроксил-радикал. Окислительная атака на белок начинается с удаления электрона от а-С- атома (рис. 25). Образовавшийся радикал может прореагировать с себе подобным, в результате произойдет димеризация белка.

Алкил-радикал легко присоединяет молекулярный кислород. В результате образуется алкил-пероксил-радикал, который преобразуется в гидропероксид белка, а затем — в алкоксил-радикал и в гидроксильную производную белка. Алкил-радикалы, алкил-пероксил-радикалы и алкоксил-радикалы могут отнимать электроны от других а-С-атомов той же или другой полипептидной цепи. Таким образом, происходит цепная реакция, механизм которой, как видим, аналогичен механизму цепной реации пероксидации липидов. Возникновение алкоксил-радикала ведет к разрыву полипептидной цепи. Разрываться может связь окисленного а-С с азотом (рис. 25, внизу слева) либо с углеродом карбонильной группы (рис. 25, внизу справа).

Все боковые остатки аминокислот подвержены окислению, но в разной степени. Наиболее уязвимы цистеин и метионин, однако их окисление репарируется (рис. 26). Репарация окисленного метионина происходит с помощью протеин-метионин-суль- фоксидредуктазы. Донором электронов в этой реакции выступает белок тиоредоксин, который затем восстанавливается при участии ЫАЭРН-зависимой тиоредоксинре- дуктазы (подробнее о тиоредоксине см. в разделе 8.6). Восстановление дисульфидных мостиков в белках происходит с помощью МАЭРН-зависимой протеин-дисульфидре- дуктазы, а также в результате окисления редокс-белков (подробно см. в разделе 8.6). Если в клетках возникает сильный окислительный стресс, то происходит более глубокое окисление остатков цистеина, вплоть до образования цистеин-сульфоновой кислоты. Такие повреждения репарируются при участии системы пептидных антиоксидантов (см. гл. 8).

Окисление полипептидной цепи, приводящее к поперечному связыванию или разрыву белков (по

Рис. 25. Окисление полипептидной цепи, приводящее к поперечному связыванию или разрыву белков (по: Вег1еЦ, 81а<Ктап, 1997)

По мнению академика В.П.Скулачёва, присутствующие на поверхности многих белков остатки метионина можно рассматривать как встроенный в белок предохранитель от АФК, своего рода «аварийный сброс». Остатки метионина принимают на себя удар АФК. Окисление метионина менее опасно для белка, чем окисление других аминокислот. Ведь в клетках имеется эффективная система репарации окисленного метионина. Особенно богаты метионином белки митохондрий. Оказалось, что у многих биологических видов в ДНК митохондрий даже произошло изменение генетического кода: кодон АУА (один из трех кодонов, кодирующих изолейцин) стал прочитываться белоксинтезирующим аппаратом как метиониновый кодон. Поэтому белки митохондрий обогащены метионином.

Нерепарируемому окислению чаще других подвергаются лизин и аргинин (рис. 27). В результате их окисления, а также в результате окисления полипептидной цепи (см. рис. 25) в белках возрастает количество карбонильных групп. Поэтому увеличение содержания карбонильных групп используется как интегральный показатель окислительного повреждения белков. Новые карбонильные группы появляются

Необратимое окисление остатков лизина, аргинина, глутаминовой кислоты и пролина в составе белков

Рис. 27. Необратимое окисление остатков лизина, аргинина, глутаминовой кислоты и пролина в составе белков

в белках при их взаимодействии с продуктами окисления липидов (см. рис. 17) и в результате гликирования.

Окисление глутаминовой кислоты и пролина часто приводит к разрыву по- липептидной цепи. Разрыв цепи, обусловленный окислением пролина, вызывает накопление у-аминомасляной кислоты (y-aminobutyric acid — GABA). Таким образом, присутствие у-аминомасляной кислоты в гидролизатах белка является индикатором того, что полипептидные цепи были разорваны по остатку пролина с помощью АФК.

Многие возрастные болезни человека связаны с гликированием белков. Гликиро- вание — это неферментативное присоединение к белкам редуцирующих сахаров. Оно наблюдается при диабете, когда содержание глюкозы в крови превышает нормальную концентрацию, лежащую в пределах 4,5-5,5 мМ.

Гликирование белков происходит и в стареющих тканях растений из-за повышения содержания глюкозы в цитоплазме клеток. Этот процесс детально изучен у семенных клубней картофеля, которые долго хранятся. Гликированные белки — это продукты Амадори. Реакция по механизму подобна уже рассмотренной нами реакции аминогрупп белков с малоновым диальдегидом (см. рис. 17). Вначале происходит взаимодействие белка и редуцирующего сахара с образованием основания Шиффа, затем в результате внутримолекулярной перегруппировки возникают продукты Амадори (рис. 28). Особенно активно белки взаимодействуют с сахарами, окисленными

Гликирование белков редуцирующими сахарами и продуктами окисления сахаров

Рис. 28. Гликирование белков редуцирующими сахарами и продуктами окисления сахаров

АФК. Претерпевшие дальнейшие окислительные изменения продукты гликирова- ния белков обозначаются как AGE (advanced glycation end products). Среди них много димеров белков, так как гликированные белки склонны к димеризации. AGE, как и ALE, — коричневые флуоресцирующие пигменты.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>