научная статья по теме БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЛИПОФИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ПЕПТИДА 562–572 РЕЦЕПТОРА ЛЮТЕИНЗИРУЮЩЕГО ГОРМОНА КРЫСЫ Математика

Текст научной статьи на тему «БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЛИПОФИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ПЕПТИДА 562–572 РЕЦЕПТОРА ЛЮТЕИНЗИРУЮЩЕГО ГОРМОНА КРЫСЫ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 452, № 4, с. 453-456

БИОХИМИЯ, БИОФИЗИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 577.15

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЛИПОФИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ПЕПТИДА 562-572 РЕЦЕПТОРА ЛЮТЕИНЗИРУЮЩЕГО ГОРМОНА КРЫСЫ © 2013 г. Е. А. Шпакова, К. В. Деркач, А. О. Шпаков

Представлено академиком Н.П. Веселкиным 28.01.2013 г. Поступило 11.02.2013 г.

БО1: 10.7868/80869565213290240

Одним из направлений поиска высокоактивных регуляторов гормональных сигнальных систем является разработка пептидов, которые по первичной структуре соответствуют участкам ци-топлазматических петель рецепторов серпантинного типа и способны модулировать и регулировать функциональную активность гомологичных им рецепторов [1—4]. Ранее нами и другими авторами было показано, что модификация таких пептидов липофильными радикалами приводит к повышению эффективности и селективности их действия в сравнении с немодифицированными аналогами [5—10]. Так, ацилированный с С-конца остатком пальмитиновой кислоты пептид 612—627, соответствующий третьей цитоплазматической петле рецептора тиреотропного гормона, обладал более высокой биологической активностью in vitro в сравнении с не модифицированным аналогом и стимулировал секрецию тиреоидных гормонов щитовидной железой при применении in vivo [10]. Однако малоисследованным остается вопрос о том, как биологическая активность пептида зависит от локализации в нем липофильных остатков, их числа и химической природы. Предполагается, что гидрофобный радикал мимикрирует трансмембранный домен рецептора, который граничит с соответствующим пептиду цито-плазматическим участком [3, 4]. Вследствие этого гидрофобный радикал должен быть локализован в проксимальном к мембране сегменте пептида и сопоставим по размеру с трансмембранным доменом, обеспечивая заякоривание и правильную ориентацию модифицированного пептида в мембране.

Для проверки этой гипотезы нами были синтезированы липофильные производные пептида

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова

Российской Академии наук, Санкт-Петербург

562—572, соответствующего С-концевому участку рецептора лютеинизирующего гормона (ЛГР) крысы, и проведено сравнительное изучение их влияния на базальную активность фермента аде-нилатциклазы (АЦ), каталитического компонента аденилатциклазной сигнальной системы (АЦСС), и регуляцию АЦ хорионическим гонадотропином человека (ХГЧ) в тестикулярных мембранах крыс. ХГЧ является структурным и функциональным гомологом ЛГ, специфично связывается с ЛГР и активирует АЦ через посредство гетеротример-ных G-белков стимулирующего типа [11]. Следует отметить, что ЛГ играет ключевую роль в регуляции синтеза и секреции стероидных гормонов репродуктивной тканью, контролирует сперматогенез, фолликулогенез и оогенез [12, 13]. Для выяснения влияния локализации гидрофобных радикалов и их числа на активность пептида 562—572 осуществляли его модификацию только с N- или С-конца или с обоих концов. Для изучения влияния гидрофобности радикала изучали остатки пальмитиновой (С15Н31—CO) и декановой (C9H19—CO) кислот.

С помощью твердофазной стратегии с использованием синтезатора NPS-4000 ("Neosystem Laboratoires", Франция) были впервые синтезированы четыре липофильных производных ЛГР-пеп-тида 562—572, модифицированные остатком декановой кислоты (Dec) с N-конца, C-конца и с обоих концов или остатком пальмитиновой кислоты (Palm) с N-конца: Asn-Lys(Dec)-Asp-Thr-Lys-Ile-Ala-Lys-Lys-Nle-Ala562-572-Lys-Ala-амид (пептид 1), Asn-Lys-Asp-Thr-Lys-Ile-Ala-Lys-Lys-Nle-Ala562-572-Lys(Dec)-Ala-амид (2), Asn-Lys(Dec)-Asp-Thr-Lys-Ile-Ala-Lys-Lys-Nle-Ala562-572-Lys(Dec)-Ala-амид (3) и Asn-Lys(Palm)-Asp-Thr-Lys-Ile-Ala-Lys-Lys-Nle-Ala562-572-Lys-Ala-амид (4). Для сравнения были взяты синтезированные и изученные ранее немодифицированный пептид Asn-Lys-Asp-Thr-Lys-Ile-Ala-Lys-Lys-Nle-Ala562-572-амид (5) и его аналог Asn-Lys-Asp-Thr-Lys-Ile-Ala-Lys-

454

ШПАКОВА и др.

-^[ЛГР-пептид]

Рис. 1. Стимулирующий эффект липофильных производных ЛГР-пептида 562—572 на базальную активность аденилатциклазы (АЦ) в тестикулярных мембранах крыс.

Здесь и на рис. 2: 1—6 — пептиды 1—6. Ордината — активность АЦ, пмоль цАМФ за 1 мин на 1 мг мембранного белка; абсцисса — отрицательный десятичный логарифм концентрации производного ЛГР-пептида, М.

Ьу8-Ме-А1а562_572-Ьу8(Ра1ш)-А1а-амид (6), модифицированный с С-конца остатком пальмитиновой кислоты [9].

Синтез пептидов проводили на пара-метил-бензгидриламинной смоле (емкость 1.16 ммоль/г), используя защищенные Ма-трет-бутилоксикарбо-нильными (Вое) группами производные аминокислот. Для образования пептидной связи применяли метод активированных эфиров. 1-Оксибен-зотриазолиловые эфиры аминокислот получали с помощью М,М-диизопропилкарбодиимида. Раствор 1-оксибензотриазолилового эфира Вое-ами-нокислоты добавляли к пептидил-полимеру со свободными аминогруппами. Для достижения полноты ацилирования использовали трехкратный избыток ацилирующего агента, реакцию проводили в течение суток. Деблокирование и снятие пептида с полимера вели с использованием трифторметансульфокислоты (1 мл) в три-фторуксусной кислоте (10 мл) в присутствии ска-венджеров — тиоанизола (1 мл) и этандитиола (0.5 мл) (все количества на 1 г пептидил-полиме-ра) — в течение 1 ч при охлаждении льдом и еще 1.5 ч без охлаждения. Затем добавляли 100 мл ди-этилового эфира, выпавший осадок отделяли фильтрованием, растворяли в 5 мл трифторуксус-ной кислоты, фильтровали для удаления смолы и осаждали 100 мл сухого диэтилового эфира. Для введения остатков пальмитиновой и декановой кислот в пептидную цепь использовали липо-

фильные производные лизина, которые получали конденсацией лизина, имеющего свободную 8-аминогруппу, с пентафторфениловыми эфира-ми пальмитиновой или декановой кислот в присутствии триэтиламина. Липофильные производные пептидов очищали с помощью обращенно-фазной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), для подтверждения их структуры проводили масс-спектрометрический анализ, который показал, что Мэксп пептида 1 равна 1381.92

(Мрассч 1382.02), МЭКсп пептида 2 - 1381.89

(Мрассч 1382.02), Мэксп пептида 3 - 1735.39

(Мрассч 1735.41), Мэксп пептида 4 - 1665.13

(Мрассч 1665.16), Мэксп пептида 5 - 1227.67

(Мрассч 1227.64), МэксП пептида 6 - 1665.13

(Мрассч 1665.14). Необходимо отметить, что

ЛГР-пептид 562—572, модифицированный остатками пальмитиновой кислоты с N- и C-концов, был высокогидрофобным, не растворялся в водных растворителях и не мог быть использован в биологических экспериментах.

Выделение фракций плазматических мембран из семенников шестимесячных крыс Wistar и определение в них активности АЦ проводили, как описано ранее [9]. Для получения каждой фракции брали 7—8 животных. Инкубацию мембран в реакционной смеси проводили при 37 °C в течение 12 мин. Активность АЦ определяли с помощью [а-32Р]АТФ (1000 Ки/ммоль) производства ОАО "Институт реакторных материалов" (Россия) и выражали в пикомолях цАМФ за 1 мин на 1 мг мембранного белка. В опытах использовали ХГЧ, питуитарный АЦ-активирующий полипептид (PACAP-38) и другие реактивы фирм "Sigma" (США) и "Fluka" (Швейцария).

Статистический анализ данных проводили с использованием программы ANOVA. Данные представлены в виде М ± S.E.M. из трех независимых экспериментов. Различия оценивали как достоверные при P< 0.05.

Исследование влияния липофильных производных ЛГР-пептида 562-572 (10-7-10-3 М) на базальную активность АЦ в тестикулярных мембранах показало, что наиболее активен среди них пептид 6, модифицированный с C-конца пальми-татом (рис. 1). В концентрации 10-5 М он в два раза повышал базальную активность фермента и при повышении концентрации до 10-3 М его эффект практически не менялся. Модифицированные с С-конца деканоатом пептиды 2 и 3 были менее эффективны, а их АЦ-эффекты были сопоставимы с таковым немодифицированного пептида 5. Следует, однако, отметить, что если АЦ-эффекты пептидов 2 и 5 усиливались при повышении их концентрации с 10-5 до 10-3 М, то АЦ-эффект пептида 3 с двумя деканоильными остатками достигал максимума при концентрации 10-5 М

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЛИПОФИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ

455

(+58%) и далее уже не повышался. Пептиды 1 и 4, ацилированные с Оконца, практически не влияли на базальную активность фермента (рис. 1). Полученные данные указывают на способность ацилированных с С-конца производных ЛГР-пептида 562—572 мимикрировать активированный гормоном рецептор и повышать базальную активность АЦ. Большое значение имеет длина липофильного остатка, поскольку пептид 6, модифицированный пальмитатом, был намного активнее пептида 2, модифицированного более коротким деканоатом. Пептиды, ацилированные с Оконца, были мало активны и по способности стимулировать базальную активность АЦ уступали даже немодифицированному пептиду 5.

Таким образом, наши данные подтверждают гипотезу о том, что гидрофобный радикал в пептиде должен быть локализован в той позиции, в которой в нативном рецепторе расположен трансмембранный домен. Действие пептидов характеризовалось тканевой специфичностью. Так, наиболее активные пептиды 3 и 6 (10-4 М) слабо влияли на базальную активность АЦ в миокар-диальных и синаптосомальных мембранах, выделенных из миокарда и тканей мозга крыс (данные не представлены), где гомологичные пептидам рецепторы (ЛГР) отсутствуют или экспрессиру-ются в очень незначительной степени [12, 14]. Эти данные подтверждают точку зрения, что в основе действия пептидов, производных рецепторов серпантинного типа, лежит их способность взаимодействовать с комплементарными участками гомологичного им рецептора, в нашем случае ЛГР [3, 4, 8, 15].

Далее в тестикулярных мембранах изучали влияние пептидов на стимулирующий АЦ-эф-фект ХГЧ (10-8 М), который в их отсутствие составил 658%. Фракции мембран преинкубирова-ли (5 мин, 4°С) с пептидами, затем добавляли ХГЧ. В присутствии 10-5 и 10-4 М пептида 6, модифицированного с С-конца пальмитатом, АЦ-эффект ХГЧ составил 49 и 32% от такового в контроле (рис. 2). Значительное снижение АЦ-эф-фекта гормона наблюдалось и в присутствии пептидов 2 и 3, модифицированных с С-

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком