Полипептиды и их физиологическая роль

Полипептиды аналоги белковых молекул, они играют самостоятельную роль в функционировании живого организма. Структура и конформационные состояния полипептидов определяются теми же силами и взаимодействиями, что и для белков. Полипептиды различны по своему происхождению. Полипептиды могут получаться в результате расщепления белка (неполного) и нести остатки информации, заложенной в нем, т.е в таком случае в их нативную цепь входят протеиногенные кислоты. Они могут синтезироваться и самостоятельно и иметь свою индивидуальную структуру, в таком сучае в них могут содержаться и непротеиногенные кислоты.. Оказалось, что в некоторые полипептиды могут входить аминокислоты даже имеющие D-конфигурацию аминогруппы. Оказалось, что и свойства их в организме очень разнообразны.

 

регуляторны транспортные гормоны

 

 

токсины пептиды нейропептиды

 

 

антибиотики алканоиды вкусовые пептиды

 

Нейропеитиды. К таким пептидам относят пептиды, обнаруженные в мозге и способные влиять на функции центральной нервной системы. К этой же группе относятся пептиды гипоталамуса и гипофиза. Многие из них регулируют поведенческие реакции животных и человека, например, такие, как пищевая насыщаемость, жажда, сон, обучаемость, удовольствие, двигательная активность и др.

Обнаружены морфиноподобные или опиоидные пептиды, которые снижают болевые ощущения. Они представляют собой группу аналогичных по строению соединений, общего направления воздействия и близких по структуре. Несколько нейропеитидов, как правило, могут происходить от одного предшественника, путем последовательного отщепления фрагментов.

В качестве примера можно показать образование группы опиоидных нейропептидов (эндорфинов):

Исходный пептид (200 а.к.) ® b-липотропин (91 а.к.) ® b-эндорфин (31 а.к.) ® b-мет-энкефалин (5 а.к.).

Гидролиз осуществляется за счет ферментов пептидаз. Эндорфины должны синтезироваться в организме в контролируемых количествах. Увеличенный синтез эндорфинов в организме снижает обучаемость и память. Подобные пептиды опойного действия обнаружены среди продуктов неполного гидролиза молока и хлеба.

Другой пример нейропеитида - это соматотропин - нейрогормон роста. Этот гормон был впервые синтезирован К.Итакура и Г.Ц.Бойер, генной инженерией. Используется при задержке роста, а так же при лечении диабета.

Многие из нейропеитидов имеют несложную структуру и легко могут быть получены синтетическим путем. А это, в свою очередь, позволяет воздействовать на психику людей.

Транспортные полипептиды. Относятся природным комплексным соединениям. Полипептидная цепь замкнута в циклическую структуру и имеет полости определенных размеров. В таких полостях содержится несколько гидроксильных групп, которые путем донорно-акцепторного взаимодействия могут связать те металлы, размеры которых соответствуют плоскостям. Получившийся вторичный комплекс играет роль транспортов ионов через мембрану (ионофоры).

Известны ионофоры соответствующие ионам кальция Са²⁺, он осуществляет транспорт кальция через мембрану разделяющую внутри- и межклеточную жидкость. Другой пример политранстпорных пептидов – ионы натрия Na⁺, он работает по эстафетному механизму, имеет спиралевидную форму кислородсодержащих групп. Сечение соответствует иону натрия Na⁺, и натрий по эстафете передается от одной кислородсодержащей группы к другой.

Пептидные токсины. Белково-пептидную природу имеют самые мощные токсины микробного происхождения – например, ботулинистический токсин, продуцируемый clostridium botulinum. Он вызывает тяжелейшие, часто смертельные пищевые отравления. Чаще всего, причиной отравления этим токсином являются продукты домашнего консервирования. Пептидную природу имеют токсины змей, скорпионов, пчел. Очень много подобных токсинов в бледной поганке (0,4мг на 1г массы при смертельной дозе для человека 5-7мг).

Вкусовые пептиды. Большое внимание пищевиков привлекают пептиды с ярко выраженными вкусовыми качествами. Широко известен пептидный подсластитель аспартам, он в 200 раз слаще сахарозы. Его структура:

При неправильной обработке из казеина молока может образоваться гептапептид горького вкуса: Арг - Гли - Про - Фен - Иле - Вал.

Регуляторные пептиды. Они могут регулировать разные функции, например, регуляторы иммунитета. Полипептид циклоспорин - антибиотик, способен ингибировать отторжение пересаживаемых органов и тканей.

Здесь нельзя не упомянуть g-глутамилцистеинилглицин (глутатион). Он содержится в каждой живой клетке. Он регулирует окислительно-восстановительные реакции по схеме:

Защищает S-Н группы белков от окисления, активируя тиоловые (цистеиновые) ферменты по схеме:

Глутатион защищает от окисления аскорбиновую кислоту и другие биологически активные соединения, выполняет функции радиопротектора, участвует в транспорте аминокислот через биологическую мембрану клетки.

Глутатион является важнейшим детоксицирующим агентом. Он обезвреживает соединения ртути, фосфорорганические соединения, ароматические углеводороды, токсические перекисные соединения. Нарушения обмена глутатиона в организме нарушает функции костного мозга.

Главным источником глутатиона являются дрожжи, он активно влияет на все процессы происходящие при брожении. За 4 часа брожения выделяются от 80 до 300 мкг/г глутатиона.

Пептиды-гормоны по механизму действия они близки к белковым гормонам и лишь по формальным признакам относятся к пептидным, это тканевые гормоны. В коре почек содержится гормон ренин, образующийся при расщеплении сывороточного a-глобулина. Его функции в организме связаны с регулированием кровяного давления и солевого обмена. Он выделяется в кровь в ответ на понижение давления и снижения концентрации Na⁺. Другой гормон коллидин, напротив, способствует понижению кровяного давления. Кальцитонин снижает концентрацию кальция в крови. Глюкагон, наряду с инсулином, регулирует углеводный обмен, гастрин активно участвует в процессах пищеварения, выполняя множество функций.

Полипептиды ответственны за возникновение пищевых аллергий (непереносимость отдельных продуктов питания - молоко, белок куриного яйца, рыба, мясо). Это является следствием нарушения процесса пищеварения, что приводит к неполному расщеплению белков, образующиеся полипептиды являются антигенами для организма человека и вызывают аллергические реакции, поскольку они несут частичную информацию белка, от которого они происходят. Если таких антигенов немного, то это только полезно для тренировки иммунной системы. Избыточное количество вредно.