Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Специфичность белков для нервной ткани определяется критериями: а) наличием их преимущественно в нервной ткани, причем их количество должно существенно превышать таковое в остальных тканях животного организма, — условный, но общепринятый критерий; б) участием этих белков в реализации специфических функций нервной системы, например процессах генерации и проведения нервного импульса, установлении межклеточных контактов в нервной ткани, регуляции проницаемости ионных каналов, в механизмах обучения и формировании памяти; в) тесной взаимосвязью между биоактивностью нейроспецифических белков и функциональным состоянием нервной системы.
Изучение физико-химических свойств, локализации в отделах мозга, клетках и субклеточных структурах нервной ткани, особенностей метаболизма нейроспецифических белков или сроков появления их в процессе онтогенеза позволяет приблизиться к пониманию фундаментальных механизмов функционирования мозга. Установлена связь нейроспецифических белков с некоторыми патологическими состояниями организма, главным образом с развитием нервно-психических заболеваний. Обнаружение некоторых нейроспецифических белков в спинномозговой жидкости или сыворотке крови может рассматриваться в качестве индикатора повреждения нервной ткани.
Идентификация нейроспецифических белков может бьггь осуществлена различными способами:
69
1) сравнением белкового спектра мозга с белковыми спектрами других органов, в том числе путем наложения электро-фореграмм (пептидных карт) после двумерного электрофореза; при этом могут быть выявлены как новые белки, характерные только (или преимущественно) для нервной ткани, так и их изоэлектрические точки, молекулярные массы, субъединичный состав и даже примерное количество;
2) с использованием иммунохимических методов, позволяющих определить нейроспецифические антигенные детерминанты, в том числе методом моноклональных антител и с помощью истощенных антисывороток (т.е. с использованием антисывороток к белковым экстрактам мозга, предварительно абсорбированных экстрактами других органов с целью удаления антител к детерминантам, общим для мозга и других органов); обработанные таким образом антисыворотки содержат антитела только к нейроспецифическим антигенным детерминантам;
3) с помощью направленного .поиска нейроспецифических белков в различных участках и отделах мозга, в клеточных популяциях (нейронах и глие) и в субклеточных структурах;
4) с помощью направленного поиска нейроспецифических изоферментов путем выявления ферментативной активности уже известных ферментов у вновь выделенных нейроспецифических белков;
5) с использованием методов генной инженерии, когда в качестве исходного материала применяется м-РНК мозга, с которой транскрибируется характерный нейроспецифический белок;
6) посредствам “дедуктивного” определения аминокислотных последовательностей белков нервной ткани — по нуклеотидным последовательностям генетической ДНК и м-РНК.
К настоящему времени различными методами идентифицировано более двух сотен нейроспецифических белков, однако информация о большинстве из них сводится в основном к сообщению об их выявлении и описанию ряда физико-химических и антигенных свойств. Описание всех известных нейроспецифических белков не является задачей данной главы. Представлены примеры наиболее изученных их них, классифицированных по функциональным и химическим характеристикам. В особых случаях, когда это полезно для восприятия путей познания биохимии мозга, приведены сведения об истории их открытия и изучения. В частности, описание белков, модулирующих состояние мембран и эффекты ионов Са2+, неслучайно представлено первым, так как к ним относится первый из от-
70
крытых и обстоятельно изученных нейроспецифических белков — S-100.
3.1. НЕФЕРМЕНТНЫЕ НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ Са2+-СВЯЗЫВАЮЩИЕ БЕЛКИ
Очень многие белки ЦНС так или иначе взаимодействуют с ионами Са. Однако особо выделяют группу белков с очень высоким сродством к Са2+, которые регулируют перемещения и концентрации Са2+ и, благодаря способности менять конформацию при связывании Са2+, участвуют в разнообразных специфических процессах. Многие из белков этой группы называют калбиндинами. По особенностям структуры различают ан-нексины, содержащие длинные консервативные последовательности аминокислот, преимущественно дикарбоновых, и белки, обладающих так называемой “EF-рукой”, — петлей из 12-14-и аминокислот, образующих как бы гнездо для Са2+, фланкированные a-цепями (число таких “EF-рук” — от 2 до 6).
К аннексинам относится первый открытый нейроспецифи-ческий белок — S-100. Белок S-100, точнее, как было установлено позже, — группа белков S-100, был открыт в 1965 г. Б.М-уром и Мак-Грегором при сравнении белковых карт водорастворимых белков мозга и печени. После хроматографии и электрофореза был выявлен первый специфический белок нервной ткани, названный белком Мура или белком S-100, поскольку он остается в растворе при 100%-ном насыщении (NH4)2S04 при pH 7,2 (а высаливается при pH 4,2). В дальнейшем белокБ-100 был выделен в препаративных количествах из головного мозга человека, обезьяны, собаки, кролика, свиньи, крысы, мыши. В других тканях животных этих же видов — печени, почках, мышцах, в эритроцитах и сыворотке крови — он практически отсутствовал. Установлено, что S-100 может содержаться в других органах и тканях, но в количествах, в 103-104 раз меньших, чем в нервной ткани. Интересно, что в 1984 г. белок S-100 был обнаружен японскими исследователями в жировой ткани, из которой он высвобождался при действии адреналина in vitro. Кроме того, его присутствие иммунологически выявлено на поверхности клеток Лангерганса и родственных им клеток лимфоузлов.
