Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
S-100 является гетерогенным кислым Са-связывающим белком. Он состоит из двух главных фракций: S-100 А и S-100 В, субъединичный состав которых соответственно оса и ар. Интересно, что аминокислотная последовательность р-субъединицы
71
близка к таковой других Са-связывающих белков (кальмодули-на, тропонина С).
В зависимости от способа выделения может быть выявлено различное количество фракций и подфракций этого белка, что отражает как его природную гетерогенность, так и различные артефакты, связанные с методами выделения. Например, при электрофорезе с использованием высокой концентрации ПААТ обнаруживалось 5 фракций, причем все они реагировали с антисывороткой к белку S-100. На сефадексе G-100 белок S-100 может быть разделен также на 5 фракций, обозначаемых как fj, f2, f3, f4, f5, причем до 85% этого белка приходится на долю первой фракции. Последующие стадии очистки приводят к разделению этой первой фракции на подфракции f1A, f]B, f,r; основная масса белка была сосредоточена в последней подфракции, молекулярная масса которой составляла 19-22 кД. Кроме указанных субфракций в эту же группу включают в настоящее время еще около десятка родственных белков, содержание которых относительно невелико.
Своеобразен аминокислотный состав белка S-100: характерно высокое содержание кислых аминокислот — около 36% приходится на остатки глутаминовой и 22% — на остатки аспарагиновой кислоты, т.е. более половины аминокислотного состава белка приходится на моноаминодикарбоновые аминокислоты. Этим определяются кислые свойства и низкая изоэлектриче-ская точка белка S-100.
Из оставшихся 42% аминокислотных остатков основная масса приходится на гидрофобные алифатические аминокислоты, которые придают глобулам белка S-100 частично гидрофобный характер. Наконец, можно отметить, что 3-4% от общего аминокислотного состава приходится на цистеин. Часть SH-rpynn цистеина (8-10%) свободна и способна к взаимодействию с ионами Са2+. Такое взаимодействие приводит к значительному изменению конформации молекул белка S-100. Меняется пространственное расположение гидрофильных и гидрофобных участков. В конечном счете изменяется способность S-100 к миграции через мембраны клетки.
Белок S-100 сосредоточен преимущественно в астроцитах — до 85-90% от общего содержания в нервной ткани. В олигоден-дроцитах его количество невелико. В нейронах обнаружено не более 10-15% от общего количества белка S-100.
С помощью радиохимических, цитохимических и иммуно-химических методов установлена внутриклеточная локализация белка S-100. Основная масса (до 85%) этого белка сосредоточе-
72
на в цитоплазме клеток и 15% — в мембранных структурах, в пре- и постсинаптических мембранах, ящерной мембране и плазматической мембране олигодендроглии. В ядрах нейронов его содержание крайне мало, несколько больше белка S-100 найдено в ядрышках.
В то же время, недавно обнаружено, что в поясничном отделе спинного мозга крыс а-субъединица белка S-100 локализована преимущественно в нейронах, а р-субъединица — в сател-литных глиальных и шванновских клетках.
Интересен вопрос об интенсивности биосинтеза белка S-100 и появлении его в структурах мозга в онтогенезе. В мозге эмбриона человека он появляется на 10-15 неделе в мозжечке, Варолиевом мосту, стволе мозга, среднем и спинном мозге. К концу 30-й недели происходит отчетливое накопление белка S-100 во всех отделах ЦНС, кроме лобной доли коры больших полушарий, где повышение количества этого белка совпадает во времени с появлением биоэлектрической активности мозга.
Подробно изучено накопление белка S-100 на различных этапах онтогенеза у грызунов. Показано, что в мозге мышей с 3-го до 15-го дня постнатального развития уровень этого белка остается относительно низким, а с 16-го до 22-го дня происходит быстрое возрастание его содержания примерно в 4 раза.
Содержание белка S-I00 в мозге повышается при обучении, тренировках и формировании условных рефлексов у животных. В период обучения происходит усиление биосинтеза белка S-100, что подтверждается более интенсивным включением в него меченых аминокислот. Известный нейрохимик Х.Хиден и его сотрудники обнаружили, что наиболее интенсивный биосинтез данного белка происходит в пирамидальных клетках гиппокампа. При интрацистернальном (т.е. непосредственно в желудочки мозга) введении антисыворотки к белку S-100 процесс обучения у животных нарушается.
Корреляция количества белка S-100 в головном мозге со способностью к обучению показана и иным способом. У мышей некоторых инбредных линий, характеризующихся лучшей обучаемостью, содержание S-100 выше.
Однако вопрос о непосредственном участии белка S-100 в формировании и хранении памяти нельзя считать окончательно решенным. Не исключена возможность, что его участие является опосредованным.
На основании экспериментального материала и косвенных данных выдвинуто несколько предположений о возможных молекулярных механизмах участия белка S-100 в специфических
