Белки головного мозга

На долю белков приходится примерно 40% сухой массы головного мозга. Мозговая ткань является трудным объектом для изучения белкового состава вследствие большого содержания липидов и наличия белково-липидных комплексов.

Впервые А.Я.Данилевский разделил белки мозговой ткани на нерастворимые и растворимые в воде и солевых растворах. Серое вещество богаче (30%) растворимыми белками, чем белое (19%), а белое содержит больше (22%) нерастворимого белка, чем серое (5%). Сочетая методы, из мозга выделили около 100 растворимых фракций белка.

Нервная ткань содержит простые и сложные белки.

Простые белки — альбумины (нейроальбумины), глобулины (нейроглобулины), катионные белки (гистоны и др.) и опорные белки (нейросклеропротеины).

Поскольку альбумины и глобулины головного мозга по своим физико-химическим свойствам несколько отличаются от аналогичных белков сыворотки крови, они, как правило, называются нейроальбуминами и нейроглобулинами. Количество нейроглобулинов в головном мозге относительно невелико — в среднем 5% по отношению ко всем растворимым белкам. Нейроальбумины являются основным белковым компонентом фосфопротеинов нервной ткани, на их долю приходится основная масса растворимых белков (89—90%). В свободном состоянии нейроальбумины встречаются редко. Большая часть нейроглобулинов входит в состав сложных белков. В частности, они легко соединяются с липидами, нуклеиновыми кислотами, углеводами и другими небелковыми компонентами.

Белки, которые в процессе электрофоретического разделения при рН 10,5—12,0 движутся к катоду, получили название катионных. Главнейшими представителями этой группы белков в нервной ткани являются гистоны, которые делятся на пять основных фракций в зависимости от содержания в их полипептидных цепях остатков лизина, аргинина и глицина.

Нейросклеропротеиды характеризуют как структурно-опорные белки. Основные представители — нейроколлагены, нейроэластины, нейростромины и др. Они составляют примерно 8—10% от всех простых белков нервной ткани и локализованы в основном в белом веществе головного мозга и периферической нервной системе.

Сложные белки нервной ткани представлены нуклеопротеинами, липопротеинами, протеолипидами, фосфопротеинами, гликопротеинами и т. д. В мозговой ткани много еще более сложных надмолекулярных образований: липонуклеопротеины, липогликопротеины, липогликонуклеопротеидные комплексы.

Нуклеопротеины — белки, которые принадлежат к ДНП или РНП. Часть их из ткани мозга извлекают водой, часть — солевыми средами, а третья — 0,1 н. раствором щелочи.

Липопротеины составляют значительную часть водорастворимых белков мозговой ткани. Их липидный компонент состоит в основном из фосфолипидов и холестерина.

Протеолипиды — единственные сложные белки, которые извлекаются органическими растворителями, например, смесью хлороформа и метанола. В отличие от липопротеидов в них липидный компонент преобладает над белковым. Наибольшее количество протеолипидов сосредоточено в миелине, в небольших количествах они входят в состав синаптических мембран и синаптических пузырьков.

Фосфопротеины — сложные белки, простетической группой которых чаще является фосфатная группа, соединенная по типу сложноэфирной связи с остатком серина. Содержание фосфопротеидов в головном мозге более высокое, чем в других органах и тканях, — около 2% по отношению ко всем сложным белкам мозга. Фосфопротеиды обнаружены в мембранах различных морфологических структур нервной ткани.

Гликопротеины представляют собой чрезвычайно гетерогенную группу белков. По количеству белка и углеводов, входящих в состав гликопротеинов, их можно разделить на две основные группы. Первая группа гликопротеинов содержит от 5 до 40% углеводов и их производных; белковую часть преимущественно из альбуминов и глобулинов. Вторая группа гликопротеинов содержит 40—85%. углеводов, часто есть липидный компонент; по своему составу они могут быть отнесены к гликолипопротеинам.

В последние годы в нервной ткани обнаружен ряд специфических белков. В частности, белок S-100, или белок Мура, называют кислым белком, так как он содержит большое количество остатков глутаминовой и аспарагиновой кислот. Этот белок сосредоточен в основном в нейроглии (85—90%), в нейронах его не более 10—15% от общего количества в головном мозге. Концентрация белка S-100 возрастает при обучении (тренировках) животных (участие в формировании, хранении памяти может быть не прямым, а опосредованным)

Ферменты. В мозговой ткани много ферментов обмена углеводов, липидов и белков. В кристаллическом виде из ЦНС выделены ацетилхолинэстераза, креатинкиназа. Многие ферменты мозговой ткани находятся в нескольких молекулярных формах (изоферменты): лактатдегидрогеназа, креатинкиназа, гексокиназа, глутаматдегидрогеназа, холинэстераза, малатдегидрогеназа, кислая фосфатаза, альдолаза, моноаминоксидаза и др.