Характеристика и классификация белково-пептидных гормонов

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Глюкагон -- гормон альфа-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы. По химическому строению глюкагон является пептидным гормоном.

Молекула глюкагона состоит из 29 аминокислот и имеет молекулярный вес 3485 дальтон. Глюкагон был открыт в 1923 году Кимбеллом и Мерлином.

Эффекты глюкагона.

Механизм действия глюкагона обусловлен его связыванием со специфическими глюкагоновыми рецепторами клеток печени. Это приводит к повышению опосредованной G-белком активности аденилатциклазы и увеличению образования цАМФ. Результатом является усиление катаболизма депонированного в печени гликогена (гликогенолиза). Глюкагон для гепатоцитов служит внешним сигналом о необходимости выделения в кровь глюкозы за счёт распада гликогена (гликогенолиза) или синтеза глюкозы из других веществ -- глюконеогенеза. Гормон связывается с рецептором на плазматической мембране и активирует при посредничестве G-белка аденилатциклазу, которая катализирует образование цАМФ из АТФ. Далее следует каскад реакций, приводящий в печени к активации гликогенфосфорилазы и ингибированию гликогенсинтазы Этот механизм приводит к высвобождению из гликогена глюкозо-1-фосфата, который превращается в глюкозо-6-фосфат. Затем под влиянием глюкозо-6-фосфатазы образуется свободная глюкоза, способная выйти из клетки в кровь. Таким образом, глюкагон в печени, стимулируя распад гликогена, способствует поддержанию глюкозы в крови на постоянном уровне. Глюкагон также активирует глюконеогенез, липолиз и кетогенез в печени.

Адренокортикотропный гормон

Кортикотрошш (АКТГ) - пептидный гормон; состоит из 39 аминокислотных остатков; синтезируется в клетках передней доли гипофиза под влиянием кортиколиберина.

Биосинтез.

АКТГ, как и некоторые другие гормоны (меланоцитостимулирующий гормон, липотропины и в-эндорфин), синтезируется из белка-предшественника проопиомеланокортина (пре-проопиомеланокортина). Удаление из пре-проопиомеланокортина в процессе трансляции сигнальной пептидной последовательности, приводит к образованию проопиомеланокортина, который, претерпев ряд посттрансляционных модификаций (фосфорилирование и гликозилирование), расщепляется эндопептидазами на различные полипептидные фрагменты с разной активностью.

Физиологическая роль.

Кортикотропин контролирует синтез и секрецию гормонов коры надпочечников (особенно их пучковой зоны). В основном кортикотропин влияет на синтез и секрецию глюкокортикоидов -- кортизола, кортизона, кортикостерона.

Меланоцитстимулирующие гормоны.

Меланоцитстимулирующие гормоны (меланотропины, интермедины, МСГ, меланокортины, melanocyte-stimulating hormones, MSH) -- гормоны средней, или промежуточной, доли гипофиза позвоночных животных и человека. По химической природе -- полипептиды.

Существует три основные разновидности МСГ:

· Альфа-меланоцитстимулирующий гормон(б-МСГ).

· Бета-меланоцитстимулирующий гормон (в-МСГ).

· Гамма-меланоцитстимулирующий гормон(г-МСГ).

Биосинтез.

Меланоцитстимулирующие гормоны синтезируются и секретируются в кровь промежут. долей гипофиза, где они образуются из общего предшественника - проопиомеланокортина. Причем а-меланоцитстимулирующий гормон образуется в ходе процессинга (превращений) адренокортикотропина, а р-меланоцитстимулирующий гормон-b-липотропина, в состав к-рых входят аминокислотные последовательности меланоцитстимулирующих гормонов. Предшественник g-меланоцитстимулирующего гормона-N-концевой фрагмент (т. наз. 16К-фрагмент) проопиомеланокортина.

Физиологическая роль.

Осн. роль меланоцитстимулирующих гормонов в организме заключается в стимуляции ф-ции и роста меланоцитов, вырабатывающих пигмент меланин, т.е. в регуляции пигментации, a- и b-меланоцитстимулирующие гормоны обладают высокой липотропной активностью (стимулируют распад жира в жировых депо). a-Меланоцитстимулирующий гормон участвует также в терморегуляции тела и обладает невысокой стероидогенной активностью. Предполагают, что у плодов он является осн. гормоном, регулирующим ф-цию надпочечников,. Помимо гипофиза меланоцитстимулирующий гормон обнаружен в разл. отделах головного мозга. Этот гормон имеет, по-видимому, внегипофизарное происхождение и играет важную роль в регуляции поведенческих р-ций и в механизмах памяти у человека и животных. Эта активность меланоцитстимулирующего гормона обусловлена наличием в их структуре гептапептида, общего для a- и b-меланоцитстимулирующих гормонов, адренокортикотропина и b-липотропина. Др. эффекты меланоцитстимулирующего гормона также в той или иной степени связаны с этим гептапептидом.

Окситоцин.

Окситоцин -- гормон гипоталамуса, который затем транспортируется в заднюю долю гипофиза, где накапливается (депонируется) и выделяется в кровь. Имеет олигопептидное строение.

Химические группы, существенные для действия окситоцина, включают первичную аминогруппу N-концевого цистеина, фенольную группу тирозина, 3 карбоксамидные группы аспарагина, глутамина и глицинамида, дисульфидную (S--S) связь. Путем удаления или замещения этих групп получены мно-гочисленные аналоги окситоцина. Например, удалеление свободной первичной аминогруппы концевого остатка полуцистеина (положение 1) приводит к образованию дезаминоокситоцина, антидиуретическая активность которого в 4--5 раз превышает активность природного окситоцина.

Механизм действия.

Механизм действия окситоцина неизвестен. Он вызывает сокращение гладких мышц матки и поэтому используется в фармакологических дозах для стимуляции родовой деятельности у женщин.

Интересно, что у беременных животных с поврежденной гипоталамо-гипофизарной системой вовсе не обязательно возникают нарушения родовой деятельности. Наиболее вероятная физиологическая функция окситоцина заключается в стимуляции сокращений миоэпителиальных клеток, окружащих альвеолы молочной железы. Это вызывает перемещение молока в систему альвеолярных протоков и приводит к его выбросу. Мембранные рецепторы для окситоцина найдены в тканях матки и молочной железы. Их количество возрастает под действием эстрогенов и снижается под влиянием прогестерона.

Наступление лактации до родов можно, очевидно, объяснить одновременным повышением количества эстрогенов и падением уровня прогестерона непосредственно перед родами. Производные прогестерона часто используются для подавления послеродовой лактации у женщин. Окситоцин и нейрофизин I. По видимому, образуются и в яичниках, где окситоцин может ингибировать стероидогенез.

Окситоцин вызывает чувство удовлетворения, снижения тревоги и чувство спокойствия рядом с партнером. Многие исследования доказали связь окситоцина в человеческих отношениях, повышении доверия и уменьшения страха. Это позволило предположить, что окситоцин может влиять на области мозга, ответственные за поведение, страх и тревогу.

Антидиуретический гормон.

Вазопрессин, или антидиуретический гормон (АДГ) -- пептидный гормон гипоталамуса, найденный у большинства млекопитающих. В большинстве случаев содержит аргинин, поэтому может называться вазопрессином аргинина или аргипрессином.

Состоит из 9 аминокислот: Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-(Arg или Lys)-Gly. У большинства млекопитающих в позиции 8 находится аргинин (аргинин-вазопрессин, AVP), у свиней и некоторых родственных животных -- лизин (лизин-вазопрессин, LVP). Между остатками Cys1 и Cys6 формируется дисульфидная связь.

Структура окситоцина очень подобна вазопрессину. Он также нонапептидный с дисульфидным мостиком, и его последовательность аминокислот отличается только в двух положениях.

Механизм действия.

Вазопрессин является единственным физиологическим регулятором выведения воды почкой. Его связывание с V2-рецепторами собирательной трубки приводит к встраиванию в апикальную мембрану её главных клеток белка водных каналов аквапорина 2, что увеличивает проницаемость эпителия собирательной трубки для воды и ведёт к усилению её реабсорбции. В отсутствие вазопрессина, например при несахарном диабете, суточный диурез у человека может достигать 20 л., тогда как в норме он составляет 1.5 литра.

Инсулин.

Инсулин (от лат. insula -- остров) -- гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях.

Физиологические эффекты.

Инсулин оказывает на обмен веществ и энергии сложное и многогранное действие. Многие из эффектов инсулина реализуются через его способность действовать на активность ряда ферментов.

Инсулин -- основной гормон, снижающий содержание глюкозы в крови (уровень глюкозы так же снижается и андрогенами, которые выделяются сетчатой зоной коры надпочечников), это реализуется через:

· усиление поглощения клетками глюкозы и других веществ;

· активацию ключевых ферментов гликолиза;

· увеличение интенсивности синтеза гликогена -- инсулин форсирует запасание глюкозы клетками печени и мышц путём полимеризации её в гликоген;

· уменьшение интенсивности глюконеогенеза -- снижается образование в печени глюкозы из различных веществ.

Анаболические эффекты:

· усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина); гормон анаболический физиологический

· усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также ионов магния и фосфат-ионов;

· усиливает репликацию ДНК и биосинтез белка;

· усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию -- в жировой ткани и в печени инсулин способствует превращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное -- мобилизация жиров.

Антикатаболические эффекты.

· подавляет гидролиз белков -- уменьшает деградацию белков;

· уменьшает липолиз -- снижает поступление жирных кислот в кровь.

Синтез в клетке.

Синтез и выделение инсулина представляют собой сложный процесс, включающий несколько этапов. Первоначально образуется неактивный предшественник гормона, который после ряда химических превращений в процессе созревания превращается в активную форму. Инсулин вырабатывается в течение всего дня, а не только в ночные часы.

На рибосомах шероховатой эндоплазматической сети синтезируется пептид-предшественник -- т. н. препроинсулин. Он представляет собой полипептидную цепь, построенную из 110 аминокислотных остатков и включает в себя расположенные последовательно: L-пептид, B-пептид, C-пептид и A-пептид.

Почти сразу после синтеза в ЭПР от этой молекулы отщепляется сигнальный (L) пептид -- последовательность из 24 аминокислот, которые необходимы для прохождения синтезируемой молекулы через гидрофобную липидную мембрану ЭПР. Образуется проинсулин, который транспортируется в комплекс Гольджи, далее в цистернах которого происходит так называемое созревание инсулина.

Созревание является наиболее длительным этапом образования инсулина. В процессе созревания из молекулы проинсулина с помощью специфических эндопептидаз вырезается C-пептид -- фрагмент из 31 аминокислоты, соединяющий B-цепь и A-цепь. То есть молекула проинсулина разделяется на инсулин и биологически инертный пептидный остаток.

В секреторных гранулах инсулин, соединяясь с ионами цинка, образует кристаллические гексамерные агрегаты.

Соматотропин (СТГ, соматотропный гормон, соматропин, гормон роста) -- один из гормонов передней доли гипофиза. Относится к семейству полипептидных гормонов, в которое входят также пролактин и плацентарный лактоген.

Физиологические и биохимические эффекты.

ГР необходим для постнатального роста и для нормализации углеводного, липидного, азотного и минерального обмена.

1. Синтез белка. ГР стимулирует транспорт аминокислот в мышечные клетки и, кроме того, усиливает синтез белка, причем независимо от влияния на транспорт аминокислот. У животных, получающих ГР, возникает положительный азотный баланс, что отражает общее повышение белкового синтеза и снижение содержания аминокислот и мочевины в плазме и моче. Указанные изменения сопровождаются повышением уровня синтеза РНК и ДНК в отдельных тканях. В этом отношении действие ГР сходно с некоторыми эффектами инсулина.

2. Углеводный обмен. В плане влияния на углеводный обмен гормон роста является антагонистом инсулина. Гипергликемия, возникающая после введения ГР,--результат сочетания сниженной периферической утилизации глюкозы и ее повышенной продукции печенью в процессе глюконеогенеза.

Действуя на печень, ГР увеличивает содержание в ней гликогена, вероятно, вследствие активации глюконеогенеза из аминокислот. ГР может вызывать нарушение некоторых стадий гликолиза, а также торможение транспорта глюкозы. Обусловлен ли данный эффект прямым действием ГР на транспорт или он является результатом подавления гликолиза, пока не установлено. Ингибирование гликолиза в мышцах может быть также связано с мобилизацией жирных кислот из триацилглицероловых резервов. При длительном введении ГР существует опасность возникновения сахарного диабета.

3. Липидный обмен. При инкубации жировой ткани с ГР in vitro усиливается высвобождение неэстерифицированных (свободных) жирных кислот и глицерола.

Патофизиология. Недостаточность ГР, обусловленная пангипопитуитаризмом или только ототсутствием самого ГР, особенно опасна у детей, поскольку нарушает их способность к нормальному росту. Другие метаболические последствия этой недостаточности менее опасны. Значение различных аспектов действия ГР наглядно иллюстрирует существование разных видов карликовости. Карлики с дефицитом ГР нормально реагируют на экзогенный ГР.

Группа гликопротеиновых гормонов.

Наиболее сложные из известных до сих пор белковых гормонов--это гликопротеиновые гормоны гипофиза и плаценты: тиреотропиый гормон (тиреотропин; ТТГ), лютеинизирующнн гормон (лютропин; ЛГ), фолликулостимулнрукмций гормон (фоллитропин; ФСГ) и хорионический гонадотропин (ХГ). Все они влияют на различные биологические процессы и в то же время обладают выраженным структурным сходством. Эта группа гормонов присутствует у всех млекопитающих, гормоны со сходным действием найдены и у более низких форм, а молекулы с активностью ТТГ и ХГ человека (ХГЧ) обнаружены у бактерий.

Эти гормоны обеспечивают гаметогенез и стероид огенез в половых железах. Все они являются гликопротеинами с мол. массой около 25 000.

А. Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ, литропин). ФСГ связывается со специфическими рецепторами на плазматических мембранах клеток-мишеней: фолликулярных клеток яичников и клеток Сертоли в семенниках. При этом имеет место активация аденилатциклазы и повышенное образование сАМР. ФСГ стимулирует рост фолликулов, подготавливает их к индуцирующему овуляцию действию ЛГ и усиливает вызываемую ЛГ секрецию эстрогенов. У самцов он связывается с клетками Сертоли, индуцируя в них синтез андроген-связывающего белка, который, по-видимому, участвует в транспорте тестостерона к семявыносящим канальцам и эпидидимису (придатку яичка); благодаря этому механизму достигается высокая локальная концентрация тестостерона, требующаяся для сперматогенеза. ФСГ стимулирует рост семенных канальцев и семенников и играет важную роль в инициации сперматогенеза.

В отсутствие ФСГ семенники атрофируются и образования спермы не происходит. Гормон также усиливает синтез эстрадиола в изолированных клетках Сертоли. Роль этого процесса в физиологии мужского организма неясна. Концентрация ФСГ в плазме низка у детей и возрастает в ходе полового созревания. Появление пульсирующей секреции ФСГ и ЛГ, в особенности во время сна, свидетельствует о вступлении организма в период полового созревания. Содержание ФСГ у самок изменяется циклически, причем пик во время овуляции или совсем незадолго до нее в 10 раз превышает базальный уровень.

Размещено на Allbest.ru