480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

240 руб. | 75 грн. | 3,75 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Дамиров Аслан Гасан оглы. Теоретический конформационный анализ лейцин-энкефалина, N-концевого тридекапептида динорфина и их аналогов: ил РГБ ОД 61:85-1/1277

Введение

ГЛАВА I. Литературный обзор 8

1.1. Экспериментальные и теоретические методы конформационного анализа пептидов. 9

1.3. Структурно-функциональная организация пептидов 29

1.4. Обратная отруктурная задача 39

1.5. Метод теоретического конформационного анализа " 50

1.6. Задачи исследовании 56

ГЛАВА II. Теоретический конформационный анализ Лейцин-Энкефалина 57

2.1. Биологические функции лейцин-энкефалина 57

2.2. Конформационные возможности лейцин-энкефалина 58

ГЛАВА III. Теоретический конфоешщионный анализ аналогов лейцин-энкефалина 69

3.1. Аналог Туг1- Gly2- Gly3- Phe4- Leu5- Arg6 70

3.2. Аналог Ty^-D- Ala2- Gly3~ Phe4- Leu5 » 72

3.3. Аналог Tyi^-D- Ala2- Gly3- Phe4- Leu5- - Arg6 79

3.4. Аналог Tyr*-D- Ala2- Gly3- Phe4- Ala5- - Arg6 84

3.5. Аналог TyrX-D~ Ala2- Gly3- Phe4- Gly5- - Arg6 88

3.6. Аналог Туг1-])- Ala2- Gly3- Phe4- Ala5- - Lys6 91

3.7. Аналог Туг ^D- Ala2- Gly3- Phe4- Ala5- - Asn6 93

3,8* Аналог Туг ^D*- Ala2- Gly3- Phe4-Aln5~ - Gin6 99

3,9. Аналог Туг -^- D- Ala2- Gly3- Phe4- Ala5- - His6 103

3,10* Аналог Туг -^-D- Ala2- Glu3-N- MePhe4- - Leu5- Arg6 106

ГЛАВА ІУ. Теоретшеский конформационный анализ n -концевого трщшкапептйда динорфина и его аналогов

4.1 Функции динорфина и схема расчета его про странственного строения ИЗ

4.2. Фрагменты Arg - Arg7, Arg - Arg9, Arg -

Bys11, bys11- Lys13 116

4.3. Фрагменты Phe 4- Arg7 и Arg 6- Arg9 121

4.4. Фрагмент Arg 9- Lys13 126

4.5. Фрагмент Туг I*-Arg 9 129

4.6. Молекула N-концевого тридекапептида динорфина 132

4.7. Аналог -динорфина I - ІЗ 137

4.8. Аналог -динорфина І - ІЗ 137

Литература 144

Введение к работе

Обшая характеристика работы. Диссертационная работа посвящена исследованию пространственного строения лейцин-энкефалина, N -концевого тридекапептида динорфина и целого ряда их аналогов методом теоретического конформационного анализа. Потенциальная энергия при расчете конформации молекул взята в виде суммы энергий взаимодействий валентно несвязанных атомов, электростатических, тороион-ных взаимодействий и водородной связи. Для поиска минимума потенциальной энергии применялся метод сопряженных градиентов, В работе была использована разработанная в проблемной лаборатории "Молекулярной биофизики" Азербайджанского Государственного университета им,С.М.Кирова универсальная программа, написанная на алгоритмическом языке "ФОРТРАН", Расчеты проводились на электронно-вычислительных машинах EC-I033, EC-I022 и БЭСМ-6,

Актуальность темы. Многие биологические процессы осуществляются при непременном участии белков и гормонов. Знание пространственной организации и динамических конформационных свойств природных олигопептидов необходимо для изучения молекулярных механизмов узнавания, стимулирования, регуляции и координации биологических процессов, явления структурно-функциональных соотношений и решения многих других вопросов, имеющих большое научное и практическое значение. Методом рентгеноструктурного анализа можно лишь определять статические состояния белков и гормонов. Теоретический кон-формационяый анализ дает представление не только о пространствен** ной структуре, но и о её потенциальных возможностях к изменению. Поэтому работы в этом направлении могут привести к получению ценной информации о тонких деталях биологических процессов на атомно-молекулярном уровне.

Цель работы. Диссертационная работа посвящена изучению пространственного строения и динамических конформационных свойств молекул эндогенных пептидных гормонов лейцин-энкефалина, динорфи-яа, а также большого числа их аналогов.

Апробация теоретического подхода, позволяющего ещё до синтеза и биологических испытаний предсказывать структуры аналогов, обладающих теми или иными функциями природных гормонов. Необходимо было найти такие химические модификации гормонов, которые сделали бы пролонгированным их действие или воспроизводили бы избирательно одну из этих функций. Для этого требовалось, во-первых, выяснить геометрические и энергетические характеристики предпочтительных конформационных состояний природных гормонов (прямая структурная задача) и, во-вторых, целенаправленно модифицировать химическое строение природных гормонов таким образом, чтобы их пространственное строение отвечало вполне определенным низкоэнергетическим конформациям природного пептида (обратная отруктурная задача).

Научная новизна. Впервые установлены пространственные структуры и конформационные возможности лейцин-энкефалина, n -концевого тридекапептида дияорфина и ряда их аналогов. Получено, что лейцин-энкефалин может иметь всего несколько низкоэнергетических структур разных типов, число которых для его аналогов значительно сокращается.

Конформационные состояния аналогов лейцин-энкефалина можно разделить на две группы: аналоги, претерпевающие вследствие замены значительные структурные изменения, и аналоги, в которых замена аминокислот приводит к заметному смещению конформационного равновесия в сторону некоторых форм природного гормона. Найдено, что N -концевой тридекапептид динорфина имеет ограниченный набор низкоэнергетических структурных типов, число которых зависит от

природы окружающей среды. Найдены аналоги, моделирующие те или иные функциональные свойства лейцин-энкефалина и динорфина.

Практическая ценность. На основе аминокислотной последовательности лейцин-энкефалина и динорфина I-I3 определены конформа-ционяые возможности и трехмерные структуры молекул, знание которых необходимо для изучения биологической активности и механизма функционирования этих молекул, а также целенаправленного поиска аналогов.

Апробирован теоретический подход и изучена пространственная структура аналогов. Исследование шляется полезным для целенаправленного синтеза аналогов этих молекул со специфическими функциями. Проведенный расчет показал возможность предсказания геометрии и конформационных возможностей гормонов и химического строения их аналогов с заведомо известными свойствами с помощью метода теоретического конформационного анализа.

Основные положения, выносимые на зашиту: I. Результаты расчета пространственной структуры лейцин-энкефалина Н - Туг 1 - Gly 2 - Gly 5 - Phe^~ Leu^-OH И следующих ЄГО аналогов: H-Tyr 1 -Gly 2 -Gly 5 -Phe 4 -Leu 5 -Arg 6 -OH,

H-Tyr 1 -D-Ala 2 -Gly 5 -Phe 4 -Leu 5 -OH,

H-Tyr 1 -D-Ala 2 -Gly 5 -Phe 4 -Leu 5 -Arg 6 -OH,

H-Tyr 1 -D-Al a 2 -Gly 3 -Phe 4 -Al a 5 -Arg 6 -OH,

H-Tyr 1 -D-Ala 2 -Gly 3 -Phe 4 -Ala 5 -Ly s 6 ~0H,

H-Tyr 1 -D-Ala 2 -Gly 5 -Phe 4 -Ala 5 -Asn 6 -OH,

H-Tyr 1 -D-Al a 2 -Gly 5 -Phe Z| "-Gly 5 -Arg 6 -OH,

H-Tyr 1 -D-Ala 2 -Gly 5 -Phe 4 -Ala 5 -Gln 6 -OH,

H-Tyr 1 -D-Ala 2 -Gly5-phe^-Ala5-His 6 -OH,

H-Tyr 1 -D-Ala 2 -Gly 5 -N-MePhe 4 -Leu 5 -Arg 6 -OH.

2. Результаты расчета пространственной структуры динорфина

І-ІЗ Н -Туг 1 -Gly 2 -Gly 5 -Phe 4 -Leu 5 -Arg 6 -Arg 7 -lie 8 -Arg 9 -Pro 10 -Lys 11 -Leu 12 -Lys 15 -он и следующих его аналогов: [ъ -

Ala 2 ] - и (Ъ -Ala 12 ] -динорфина.

Обсуждение зависимости между химической структурой и пространственным отроением рассмотренных природных и синтетических аминокислотных последовательностей,

Целенаправленный поиск химических модификаций молекул лейцин-энкефалина и динорфина, более устойчивых и воспроизводшцих биологические функции природных пептидов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на УІ Всесоюзном симпозиуме по межмолекулярному взаимодействию и конформа-циям молекул (Вильнюс, 1982 г.), на I Всесоюзном биофизическом съезде (Москва, 1982 г.), на научной конференции, посвященной итогам научно-исследовательских работ за 1983 год (Баку, 1984 г»), на Республиканской конференции молодых ученых по физико-химической биологии (Баку, I98I г.), а также на семинарах кафедры оптики и молекулярной физики и проблемной лаборатории "Молекулярной биофизики" .

Публикация. Основное содержание диссертации изложено в семи публикациях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 159 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 10 рисунков, 35 таблиц и список цитированной литературы, включающий 135 наименований.

Прямая структурная задача

Под прямой структурной задачей будем подразумевать установление кинформационных особенностей молекулы по её химическому строению. Решение такой задачи для природных олигопептидов, приведенных в табл. I строилось на основе следующих предположений .

Аминокислотная последовательность полностью определяет пространственное строение олРігопептидной молекулы. 2.Конформацион-ные состояния олигопептидов в физиологических условиях обладают минимальной потенциальной энергией. 3.Пространственное строение природных олигопептидов отвечает шютнеышей упаковке аминокислотной последовательности. 4.В компактных структурах олигопептидов шеет место согласованность между всеми ближними, среднши и дальніми внутримолекулярными взаимодействиями.

Под ближними подразумеваются взаимодействия боковой цепи данного остатка с двумя прилегающими пептидными группами; под среднши - взаимодействия остатка с четырьмя соседями по обе стороны в последовательности; под дальніми - взаимодействия с более удаленными по цепи остатками (рис. I). Ближние взаимодействия определяют конформационные возможности свободных монопептидов. Количественное представление об этой компоненте может дать конфор-мационный анализ соответствующих метиламидов N -ацетил-л-аминокислот. В настоящее время для всех 20 стандартных -аминокислот получены предпочтительные по ближним взаимодействиям наборы оптимальных конформаций, пригодные для расчета любой аминокислотной последовательности. На рис, 2а представлена потенциальная поверхность молекулы метиламида N -ацетил-ь -аланина как функция двугранных углов у и т/г . Поверхность имеет четыре области низкой энергии В, Н, ь и Р. Очень близки нонформационные карты тр- \jr у іб из 20 стандартных аминокислот, боковые цепи которых не содержат разветвление при С атоме. Потенциальные поверхности метиламидов N -ацетил-L -валина и ь -изолейцина имеют те же, но несколько более суженные области низкой энергии.Карта -тг ме-тиламида W -ацетил-глицина центросимметрична и содержит обширные и практически изоэнергетические области R(ь) иВ(Р), рис. 3. Потенциальная поверхность молекулы метиламида N -ацетил-ь -проли-на имеет два минимума, отвечающих значениям угла " г -60 (R.) и- 140 (В), рис. 4.

Теоретические предсказания относительно информационных возможностей и положения конформационного равновесия метиламидов N -ацетил-ос-аминокислот в полярных и неполярных средах соответствуют экспериментальным данным, полученным для целого ряда этих сое-динений с помощью методов ЯМР, ДОВ, КД и ИК-спектроскопии, а также дипольных моментов и газожидкостной осмометрии \р! 65]. В то же время, сопоставление результатов расчета этих молекул с геометрией аминокислотных остатков в белках известной трехмерной структуры показало, что опытные значения углов тр, J\T основной цепи всех остатков находятся только в низкоэнергетических областях (0 т 4.0 ккад/моль) конформационных карт т/ - т/г свободных монопептидов. Удовлетворительное соответствие имеется и между т о о Я сечениями потенциальной поверхности У f , У "Ї ме тиламидов N -ацетил-ot-аминокислот и конформационными состояниями боковых цепей в трехмерной структуре белка [бб - 68]. Обнаружение корреляции между геометрией всех аминокислотных остатков в природных последовательностях и низкоэнергетическими состояниями свободных монопептидов . Наличие корреляции показало, что ближние взаимодействия определяют для. всех стандартных остатков наборы дозволенных пространственных форм. При свертывании пептидной цепи в нативную структуру только из таких наборов происходит выбор (вначале под действием средних, а затем дальних взаимодействий) конформационных состояний всех остатков. Реальными оказываются лишь те предпочтительные по ближним взаимодействиям кон-формации остатков, сочетание которых в данной аминокислотной последовательности обеспечивает образование самых выгодных стабилизирующих межостаточных контактов. Такім образом, специфичной для нативной структуры любого природного пептида оказывается последовательность конформационных состояніш остатков, а не сами состояния. Ситуация здесь в принципе аналогична химическому строению природных пептидов.

Из-за огромного количества исходных вариантов, которые могут быть составлены из низкоэнергетических конформаций остатков, непосредственное решение прямой структурной задачи возможно лишь для коротких последовательностей, включающих не более 4-5 звеньев. Для более высокомолекулярных пептидов цель может быть достигнута только при разделении всей задачи на ряд менее громоздких задач и их последовательном решении. Возможность использования поэтапного подхода обусловлена наличием согласованности между всеми ближними, средними и дальними взаимодействиями. На этой основе получено решение большого числа прямых структурных задач для весьма сложных олигопептидов и низкомолекулярных белко

Конформационные возможности лейцин-энкефалина

При замене четвертого остатка пептидов ВРРк и N -MeAla 4 ВРРс OOOTBeTCTBeHHO Ha D -Ala - И D -N ЧИеАІа - BPPg ВСЄ CTpyK туры, разрешенные для молекул с ь -конфигурацией, окажутся запрещенными для молекул с другой конфигурацией. Поэтому синтетические аналоги D - Ala4 - BPPg и D -N -MeAia 4 BPPg не будут обладать физиологическими свойствами природного соединения. Альтернативный запрет на структуры действует при условии, когда заменяемый ь -остаток предшествует пролину. Но даже, если это уоловие не соблюдается, включение в ь -последовательность D -аминокислоты, особенно замещенной по азоту, может оказаться наиболее эффективным способом решения обратной структурной задачи. Это завиоит от конкретной последовательности, конформационных возможностей природного пептида и цели исследования. Так, замена ь -остатка, находящегося в интересующей структуре в состоянии В, на D -остаток всегда приведет к её запрету. Если же заменяемый остаток имеет L форму основной цепи, то с включением D -остатка возрастает вероятность реализации соответствующего конформационного состояния, поскольку при этом понижается энергия ближних взаимодействий данного остатка и, расширяется область разрешенных значений его углов Y , Цг (рис. 2), что может привести к установлению более эффективных межостаточных контактов. Большие возможности для целенаправленной детерминации ион омой структуры открываются при замещении глицина на ь - и D -аланин. При первой замене окажутся запрещенными все конформации, в которых углы р, яг глицина попадают в область Р, а конформации с углами тр, у глицина в области ь станут менее вероятными. В случае замены Giy на D -Ala окажутся невозможными конформации о В формой глицина, а менее вероятными с В. формой. Кроме того, включение в цепь D -остатка скажется на взаимоотношении пептида с пептидазами и приведет к пролонгированию его действия.

Решение обратной структурной задачи яонапептидного горюна сна также отроится на основе известного набора всех низкоэнергетических конформации природной молекулы и упоминавшихся выше простейших и встречающихся в природе химических модификаций аминокислотных последовательностей.

До сих пор, при решении обратной структурной задачи были использованы такие аминокислотные замены, воздействие которых на конформационные возможности молекулы легко поддавались априорной оценке, во всяком случае на уровне формы основной цепи и шейпа. Строгий количественный анализ требовался лишь для определения порядка расположения конформационных состояний по величинам энергии в узком ряду отобранных вариантов. Однако, все замены, не касающиеся остатков глицина и пролина, не ведут к априорному исключению каких-либо форм и шейпов пептидного окелета. Влияние таких замен на конформационные возможности зависит не столько от ближних, сколько от средних и дальних взаимодействий, т.е. от очень сложной внутримолекулярной контактной системы, определяемой не отдельными остатками, а всей последовательностью. Поскольку в каждом случае ситуация уникальна, то выявить последствия замен даже в отношении форм и шейпов пока можно только расчетным путем. Следующий объект рассмотрения - аналог -пептида, в котором оотатки Ala 2 и Gly 8 заменены на Vai 8. Можно было ожидать, что включение в последовательность сразу двух остатков с объемными и негибкими боковыми цепями существенно изменит энергетическое распределение конформацйи природного нонапептида. Однако до расчета трудно было предположить, что глобальной структурой модифицированной последовательности станет конформация УШ, имеющая в выделенном для 8 -пептида ряду самую высокую энергию. Оказалось, что оба остатка валина хорошо вписываются только в структуру УШ, не изменяя её геометрию и не разрушая сложившуюся систему взаимодей о о ствий; стабильность этой структуры у Vai » -аналога возрастает по сравнению с 8 -пептидом на 8.0 ккал/моль.

Следующая модификация &-пептидной последовательности - заметі я на Asp на Asn , самая незначительная в стерическом отношении, но весьма существенная в электронном. Она делает реальными для Asn 5 -S-пептида структуры лишь одного типа eefeefe , среди которых доминирует конформация Па. Как показывает расчет, в этом случае изменения касаются только двух межостаточных взаимодейст с Я т вий, а именно контактов Asn с Gin и с Trp . Отсутствие отрицательного заряда у остатка в пятом положении, являющегося центральным в структуре Па снимает электростатическое отталкивание между остатками первой пары (о +6.8 ккал/моль у природного -пептида до +0.2 у Asn -аналога). Одновременно,правда, иочезает стабилизирующее полярное взаимодействие между остатками второй пары, которое, однако, у S -пептида в конформацйи Па значительно менее эффективно (-3.0 ккал/моль).

Аналог Tyi^-D- Ala2- Gly3- Phe4- Leu5- - Arg6

Полученные нами низкоэнергетические конформации [р -Ala 2]-ЛЭК приведены в табл. 9, энергетические характеристики самой стабильной конформации каждой формы основной цепи -ЛЭК показаны в табл. 10, Результаты расчета показали, что в по-следовательнооти ЛЭК замена Gly fc на D -Alar приводит к сильной энергетической дифференциации конформации, форм основной цепи и шейпов. Из 16 возможных типов структур только конформации трех, а именно ffff , fffe и efff оказались низкоэнергетическими (табл. 9). В отличие от молекулы ЛЭК, конформации шейпа effe для его аналога являются высокоэнергетичными. Их относительная энергия повысилась в среднем на 3.0 ккал/моль по сравнению с конформация-ми того же шейпа молекулы ЛЭК. Это, по-видимому, связано с тем, что в низкоэнергетических конформациях шейпа efff второй остаток находится в В форме основной цепи, которая менее предпочтительна для D-стереоизомера,

Глобальной структурой аналога ЛЭК является В LP % L32 шейпа ffff в этой конформации дипептидные взаимодействия вносят -9,2 ккал/моль, трипептидные -1.7 ккал/моль, тетрапептид-нне -3,3 ккал/моль и пентапептидные -10.1 ккал/моль. именно последняя составляющая и делает эту конформацию самой выгодной. Энергия конформации В2РНВ2В32 шейпа fffe всего на 0.1 ккал/моль выше энергии глобальной конформации. Здесь более ослаблено пента-пептидное взаимодействие между остатками Туг и Leu , а три- и тетрапептидные взаимодейотвия сильнее. Самый большой вклад в стабилизацию этой конформации вносят дисперсионные взаимодействия (-20.7 ккал/моль). нооительная энергия которой равна 3.0 ккал/моль. На основе результатов расчета можно предположить, что в физиологических условиях о аналог D - Ala -ЛЭК не будет выполнять все функции, присущие природной молекуле ЛЭК. Неосуществимой отанет функция молекулы, для реализации которой необходима структура ЛЭК типа effe . Т.о» результаты конформационного анализа аналога лейцш-энкефалина дают возможность сделать следующие предположения - во-первых, этот аналог сможет осуществлять не все функции ЛЭК, а лишь те, при которых его пространственное строение должно быть ffff , fffe и отчасти efff типов, И во-вторых, вследствие заме? 2 ны аминокислотного остатка Gly на D - Ala молекула аналога приобретает большую устойчивость к действию раощепляющих ферментов, что замедляет ферментативный гидролиз этого аналога в организме и, следовательно, пролонгирует его действие» Аналог Туг I- D- Ala2- Gly3- Phe4- Leu5-Arg 6.

Пространственная структура этого аналога молекулы ЛЭК изучена на основе оптимальных конформаций двух его других аналогов -- и -ЛЭК, рассмотренных выше. Полученные при этом низкоэнергетические конформаций аналога -ЛЭК показаны в табл. II, а энергетические характеристики самой стабильной конформаций каждой формы основной цепи - в табл. 12.

Относительная энергия 28 конформаций этого аналога ниже 5.0 ккал/моль. Все они принадлежат семи разным формам основной цепи, пяти шейпам. Взятые за основу расчета низкоэнергетические варианты аналога -ЛЭК оказались перспективными и сохранены для р- Ala2, Arg 6]-аналога. Низкоэнергетичеокие шейпы основной цепи аналога -ЛЭК, полученные в результате его конформационного анализа, показаны на рис 8.

Относительная энергия конформации B2PRR2B21B5522 шейпа ffffe равна 0,9 ккал/моль, В этой конформации вклад ди- три-, тетра- и пентапептидных взаимодействий соответственно составляет --10,0, -3,9, -5.1 и -7,0 ккал/моль. Как видно, первые два взаимодействия в этой конформации слабее, чем у глобальной, а гекса-пептидное взаимодействие очень мало,

У конформации %РЕВ3В32%22 шейпа fffее относительная энергия составляет 3,2 ккал/моль, В этой конформации стабилизирующее действие оказываю! в основном ди- и пентапептидные взаимодействия. Они равны -8,4 и -9.3 ккал/моль соответственно, В целом сильное стабилизирующее действие оказывают невалентные взаимодействия, порядка -29,0 ккал/моль,

Т,о, можно предположить, что молекула -ЛЭК может сохранять только некоторые биологические функции природного гормона. Но её действие в организме вероятно будет пролонгированным, Аналог Туг - D-Ala 2-Gly 3-Phe 4-А1а 5-Arg 6.

Поскольку пространственная структура этого аналога исследована на основе результатов расчета рассмотренной выше молекулы [п-А1а 2t Arg 6]-ЛЭК, то для этой молекулы были рассчитаны конформации только пяти лучших шейпов пептидного скелета, а именно: fffef , ffffe , effff , efffe и fffee , Найденные предпочтительные конформации показаны в табл. 13, а энергетические характеристики самых стабильных конформации каждой рассмотренной формы основной цепи даны в табл. 14

Фрагменты Phe 4- Arg7 и Arg 6- Arg9

Впервые выделенный Голдштейном и сотр. [І27І из экстракта гипофиза свиньи N-концевой тридекапептид динорфина обладает биологической активностью целого пептида, последовательность динорфина (І-ІЗ) включает лейцин-энкефалин. Аминокислотную последовательность динорфина определяли, сочетая автоматический метод Эд-мана и гидролиз карбоксипептидазами А и Y \l28j. Предполагают, что динорфин является предшественником двух пептидов ІА (N-концевого 17 членного фрагмента) и IB (С-концевого 13 членного фрагмента), образующихся в результате ферментативного гидролиза пептидной связи Ьуз - Arg 19 .

Динорфин отличается от других опиатных пептидов тем, что он взаимодействует с опиатными рецепторами препарата подвздошной кишки морской свинки в 50 раз сильнее р -эндорфина, в 200 раз лучше морфина и в 700 раз сильнее ЛЭК . Динорфин может играть роль в регуляции ответов на изменение водно-солевого обмена, а также участвовать в процессах, связанных с деторождением и кормлением , Биологическая активность динорфина была резистентной к разрушению цианогенбромидом.

Динорфин обладает своеобразным действием на аналгезию, вызываемую у мышей опиоидами, такими как морфин, р -эндорфин (БЭР) и аналоги лейцин-анкефалина. Он ослабляет аналитический эффект морфина, усиливает обезболивающее действие больших доз БЭР, не ослабляя при этом эффект малых доз БЭР, Динорфин (I - 13) не вы зывает аналгезию. Предполагают, что динорфин оказывает модулирующее действие на аналитический эффект морфина, БЭР и некоторых других эндогенных опиоидов «

Динорфин также влияет на поведение мышей, усиливая при центральном введении в мозг чувство голода, однако, эти эффекты не устраняются налакооном # Действие динорфина (I-I3) полностью блокируется налакооном, но для подавления активности динорфина (I-I3) требуется в 13 раз более высокая его концентрация, чем для подавления действия ЛЭК или норморфина . Высокоочищеиные мембраны мозга мышей быстро деградируют динорфин (I-I3), что указывает на присутствие соответствующей протеазы в мембранах мозга»

Казароссианом и сотр. получена высокочувсвительная специфическая количья антисыворотка (Ас) к конъюгату биологически активного фрагмента I-I3 динорфина» Препарат Ас не реагирует о ЛЭК, входящим в структуру динорфина (I-I3). Исследование перекрестной реакции Ас с укороченными фрагментами динорфина (I-I3) показало, что С-концевой остаток лизина-13 и свободная аминогруппа Туг не существенны для иммунореактивности динорфина (I-I3). В то же время, последовательное укорачивание динорфина (I-I3) с С-конца, начиная с 12 го остатка ведет к постепенному снижению иммунореактивности, которая становится крайне низкой после удаления 9-го остатка и практически отсутствует в динорфине (1-5), т.е. лейцин-энкефалине В этой же работе было показано, что замещение Gly на в- Ala2 в динорфине (I-I3) приводит к снижению иммунореактивности .

Чавкин и Голдштейн [іЗЗ] изучали различные участки молекулы динорфина (І-ІЗ) в её взаимодействии с рецепторами нервного сплетения мышц морокой свинки. Удаление аминокислот с С-конца динорфина (І-ІЗ) показало, что лизин-13, лизин-Н и аргинин-7, по-види 115 мому, нужны для сохранения выоокого уровня взаимодействия пептида с рецепторами. Удаление N-концевого тирозина приводило к утрате биологической активности пептида» Авторы \_133"\ предполагают, что ТТ 7 Lys и Arg , по-видимому, нужны для проявления специфичности взаимодействия с рецепторами динорфина (I-I3), отличающимися от мю-рецепторов в той же ткани. Вюстер и др. вводили мышам одновременно в течение 6 дней -ЛЭК (I), как агонист дельта-опиатных рецепторов (-0Р), и суфентанил (П) как агонист j«.-0P. При сравнении опиоидных активностей динорфина (I-I3), -ЛЭК, ЛЭК, суфентанила и др. на препарате vas deferens в концентрациях в 140 - 2500 раз больших для толерантных к I + П мышей, чем для контрольных мышей,получили, что активность динорфина (I-I3) уменьшалась незначительно. На этом основании авторы предполагают, что существуют опиатные рецепторы, специфичные к динорфину (I-I3) и функционирующие независимо от f-- и о 0Р, Таким образом, динорфин (I-I3) и ЛЭК взаимодействуют с различными популяциями опиатных рецепторов.

Спектроскопическими методами изучена структура динорфина (I-13) в воде и других оредах Спектры КД водных растворов динорфина свидительствуют о его неупорядоченности и весьма лабильной структуре Наряду с полифункциональностью,динорфин (I-I3) обладает высокой чувствительностью,специфичностью каждого своего действия А это по-видимому, связано о тем,что молекула динорфина (I-I3) в физиологических условиях не является статистически флуктуирующим клубком, а имеет вполне определенный набор изоэнергетических кон-формаций различных типов Учитывая большое число выполняемых ди норфином функций, можно ожидать, что этот набор является весьма представительным. Для изучения структурно-функциональной организации олигопептида на атомно-молекулярном уровне необходимо знание полного набора низкоэнергетических и фйзиологически"активных" конформационных состояний молекулы. Решение этой задачи получено нами для N-концевого тридекапептида динорфина и ряда его аналогов методом теоретического конформационного анализа в полярной и неполярной средах.

Практические работы по разделу
«Воспроизведение генетической информации»

Известно, что современный курс общей биологии для школ содержит недостаточно материалов для практических занятий. Кроме того, недостаточность или отсутствие материальной базы, дефицит оборудования и расходных материалов в школьных химических и биологических лабораториях обусловливают нелегкое положение с лабораторными и практическими занятиями по курсу общей биологии. Однако такой раздел курса, как «Воспроизведение генетической информации», предоставляет достаточно возможностей для проведения практических занятий с целью выработки навыков по обработке и оперированию генетической информацией.

Настоящая работа представляет собой разработку практического занятия, которое может быть использовано для проведения самостоятельных и контрольных работ по этой теме с привлечением материалов по химии клетки.

При проведении занятия могут быть реализованы следующие цели.

1. Закрепление знаний по структуре и свойствам генетического кода.

2. Закрепление знаний о процессе редупликации – матричном копировании ДНК и принципе комплементарности.

3. Закрепление знаний о транскрипции и трансляции генетической информации – процессе передачи.

4. Формулирование основополагающего принципа биологии о передаче генетической информации в клетке:
ДНК--->иРНК--->белок.

5. Объяснение возможности передачи информации РНК-содержащими вирусами по схеме:
вирусная РНК--->кДНК--->иРНК--->вирусный белок.

7. Знакомство с методами современной биотехнологии.

Разумеется, этим далеко не исчерпываются цели предлагаемого задания, однако они охватывают важнейшие разделы темы «Воспроизведение генетической информации».

Для проведения занятия необходимо хорошее владение материалом о свойствах и строении генетического кода, процессах воспроизведения генетической информации (редупликации, транскрипции и трансляции), принципе комплементарности, правиле Чаргаффа, которые следует повторить перед проведением работы.

Передача генетической информации происходит всегда определенным образом, нашедшим отражение в так называемой «центральной догме биологии», а именно, только в направлении от ДНК к иРНК и далее к белку.

Первый этап воспроизведения генетической информации, называемый транскрипцией , происходит при помощи РНК-полимеразы, которая строит комплементарную копию гена в виде иРНК.

На втором этапе, который называется трансляцией , происходит перевод информации с языка нуклеотидов (РНК) на язык аминокислот (белка). Таким образом, происходит реализация генетической информации для построения функциональных единиц – белковых молекул со специфическими функциями, которые также генетически закреплены.

При попадании РНК-содержащих вирусов в клетку возможна передача информации по цепочке: вирусная РНК--->кДНК--->ДНК--->иРНК--->белок вируса. Этот процесс реализуется с помощью обратной транскриптазы, которая на первом этапе воспроизведения генетической информации вируса строит кодирующую ДНК (кДНК) по матрице вирусной РНК. Затем эта кДНК встраивается в ДНК клетки-хозяина. Однако это происходит только при использовании ресурсов клетки, в которую проник вирус.

Подобную схему переноса генетической информации считают атавизмом. Это связано с тем, что РНК, по-видимому, в ходе химической эволюции стала играть роль информационной молекулы раньше, чем ДНК. Главным аргументом в пользу этого утверждения считают наличие ферментативной активности у молекул РНК, открытой Томасом Чехом, и способность молекул РНК к самовоспроизведению. Автор этого открытия был удостоен Нобелевской премии.

Однако рибозимная активность РНК в десятки тысяч раз ниже, чем у РНК-полимеразы, и обладают ею только короткие фрагменты РНК – олигонуклеотиды длиной до 50–100 оснований. С другой стороны, существует мнение, что рибозимная активность является вторичной и не имеет отношения к химической эволюции.

Для записи генетической информации используется единый генетический код. Если в одной лаборатории становится известной последовательность аминокислот белка, то в другой лаборатории могут написать соответствующие последовательности нуклеотидов ДНК (или РНК), и наоборот.

Для занятия в классе можно предложить несколько форм работы, основанных на заполнении нуклеотидных карт и аминокислотных карт соответствующих им полипептидов (Приложения 1–4). Это может быть индивидуальная и групповая работа. Работу в группах можно представить как работу отдельных биотехнологических лабораторий, каждый из членов которых выполняет конкретную операцию. Отдельные ученики или группы обмениваются картами, постепенно заполняя их. Группа экспертов или один эксперт (это может быть учитель) в конце работы проводят сверку карт, выявляя ошибки-мутации.

Сложность работы будет зависеть от умения использовать учебный материал: таблицы генетического кода, схемы редупликации, транскрипции и трансляции, таблицы комплементарности, свойств генетического кода и др. Занятию можно придать характер лабораторной, практической, самостоятельной или контрольной работы.

Для конкретизации заданий лучше использовать карты небольших полипептидов, например, некоторых пептидных гормонов. С этой целью удобно использовать олигопептиды гормонов вазопрессина и окситоцина, а также метионин- и лейцин-энкефалинов – природных эндорфинов, вырабатывающихся в организме животных и человека (Приложения 1–4). Вазопрессин и окситоцин имеют широкий спектр действия, а эндогенные морфиноподобные вещества привлекают внимание в связи с проблемой наркомании и объяснением наркотического эффекта.

В карты может быть включен материал из раздела «Химия клетки», а именно формулы и свойства аминокислот. В олигопептидах вазопрессина и окситоцина имеются SH-содержащие аминокислоты (цистеин), образующие дисульфидные мостики во вторичной структуре пептида, что может быть отражено в степени сложности задания.

В карты включены кодоны-терминаторы, которые надо записать соответствующими триплетами в цепях ДНК или РНК. Включен также кодон-инициатор аминокислоты метионина, который стоит в этом случае в начале цепи.

Нуклеотиды лидирующей последовательности после кодона-инициатора (и соответствующие аминокислоты) не включены в содержание карт, поскольку не имеют принципиального значения для обработки генетической информации и удаляются из аминокислотной последовательности при процессинге (протеолизе).

Предлагаемая работа учащихся с карточками и заполнением таблиц перевода генетической информации (редупликации, транскрипции, трансляции), написанием формул и обозначений аминокислот может быть рассчитана на 1–2 урока в зависимости от сложности и характера задания.

В заключение занятия выставлются оценки учащимся и формулируются следующие выводы.

Генетическая информация универсальна. Формы жизни с другими генетическими кодами не обнаружены, т.е. генетический код един для всех организмов, и другого генетического кода нет. Этот код имеет достаточно возможностей для описания всего разнообразия белковых молекул.

На картах использованы общепринятые сокращения: иРНК – информационная РНК; кДНК – кодирующая цепь ДНК; комп. ДНК – комплементарная цепь ДНК. Кодон аминокислот выбран произвольно, как один из возможных, что допускается в работе учащихся.

Для проведения занятия используются варианты карт, в которых отсутствует какая-либо одна строка, т.е. имеется 5 вариантов каждой карты. Соответственно, работу можно распределить на конкретное число учащихся и групп. Можно предложить работу и по другим картам для других пептидов, количество которых практически не ограничено.

Приложение 1

Метионин-энкефалин – гормон ядер коры мозга, эндогенный опиоидный пептид, состоит из 5 аминокислот

Приложение 2

Лейцин-энкефалин – гормон ядер коры мозга, эндогенный опиоидный пептид, состоит из 5 аминокислот

Приложение 3

Вазопрессин – антидиуретический гормон – продуцируемый гипофизом, вызывает сокращение гладких мышц, снижает экскрецию воды, состоит из 9 аминокислот с одной дисульфидной связью

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

УО «Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра биологической химии

Эндорфины

Подготовила студентка л-206 группы Курмаз В.А.

Проверила Мышковец Н.С.

Гомель 2013

Общие сведения-3

Биологическое значение-6

Патология-7

Литература-9

Общие сведения

Эндорфины (эндогенные морфины (от имени древнегреческого бога Морфей -«тот, кто формирует сны»)-группа полипептидных химических соединений по структуре сходных с опиатами (морфиноподобными соединениями),которые естественным путем вырабатываются в нейронах головного мозга и обладают способностью уменьшать боль аналогично опиатам и влиять на эмоциональное состояние. Эндорфины образуются из липотропинов в ткани мозга и в промежуточной доле гипофиза. Общим типом структуры для этих соединений является тетра-пептидная последовательность на N-конце. Бета-эндорфин образуется из бета-липотропина путем протеолиза. Бета-липотропин образуется из предшественника-прогормона проопикортина (молекулярная масса 29 кДа, 134 аминокислотных остатка).В передней доле гипофиза молекула предшественника расщепляется на АКТГ и b-липотропин, которые секретируются в плазму. Небольшая часть (около 15%) b-липотропина расщепляется с образованием b-эндорфина. Биосинтез проопикортина в передней доле гипофиза регулируется кортиколиберином гипоталамуса. Известны три различных белка-предшественника опиоидных пептидов: проэнкефалин, проопиомеланокортин и продинорфин.

Природные опиоидные пептиды выделены впервые в 1976 году из мозга млекопитающих. Это были так называемые энкефалины - лейцин-энкефалин и метионин-энкефалин, различающиеся лишь концевым С-остатком.

В начале 70-х годов в разных лабораториях мира обнаружили, что клетки головного мозга имеют рецепторы, связывающие морфин, и только в таком связанном виде он становится активным. Предполагать, что мозг специально заготовил такого рода рецепторы под столь редкий ингредиент как морфин, не было оснований. Возникло подозрение, что функция этих рецепторов состояла в связывании не морфина, но какого-то близкого к нему вещества, вырабатываемого самим организмом. В 1976 году доктор Хьюз в Шотландии извлек это таинственное вещество из мозга морской свинки, у которой сразу же резко снизилась болевая чувствительность. Хьюз назвал вещество энкефалином, что по-гречески означает «из мозга». А профессор Чо Хао Ли в Сан-Франциско извлек из мозга верблюда, а конкретнее из верблюжьего гипофиза еще один внутренний наркотик, оказавшийся в 50 раз сильнее известного морфия. Чо и назвал его эндорфином – «внутренним морфином». В том же 1976 году выделили из крови животных еще два внутренних наркотика, которые были сходны с морфином по составу, но в отличие от растительного морфина не угнетали дыхания и не приводили к наркозависимости. И, наконец, доктор Плесс в Швейцарии синтезировал эндорфин, то есть изготовил его в лаборатории, в пробирке, точно зная химический состав и строение этого загадочного вещества. Из экстрактов тканей гипофиза и гипоталамуса млекопитающих выделены и другие опиоидные пептиды - эндорфины. Все они в N-концевой области обычно содержат остаток энкефалина. Все эндогенные опиоидные пептиды синтезируются в организме в виде крупных белков-предшественников путем протеолиза. Пространственное строение энкефалинов сходно с морфином. Энкефалины и эндорфины обладают обезболивающим действием, снижают двигательную активность ЖКТ, влияют на эмоциональное состояние.

Н-Тир-Гли-Гли-Фен- Мет-ОН метионин-энкефалин

Н-Тир-Гли-Гли-Фен- Лей-ОН лейцин-энкефалин

Н-Тир-Гли-Гли-Фен- Мет-Тре-Сер-Глу-Лиз-Сер-Глн-Тре-Про-Лей-Вал-Тре-Лей-Фен-Лиз-Асн-Ала-Иле-Вал-Лиз-Асн-Ала-Гис-Лиз-Лиз-Гли-Глн-ОН бета-эндорфин

МСГ - меланоцитстимулирующий гормон;

ЛПГ - липотропный гормон;

КППП - кортикотропиноподобный промежуточный пептид;

АКТГ - адренокортикотропный гормон.

Регуляция секреции

Все продукты расщепления ПОМК производятся в эквимолярных количествах и секретируются в кровь одновременно. Таким образом, невозможно увеличение секреции адренокортикотропного гормона без сопутствующего увеличения секреции бета-липотропного гормона.Продукция ПОМК регулируется факторами, которые образуются в гипоталамусе и паравентрикулярном ядре головного мозга: кортиколиберин, аргининвазопрессин – активируют синтез АКТГ, кортизол - главным ингибитором синтеза кортиколиберина и образования ПОМК, следовательно кортиколиберин, аргининвазопрессин, кортизол будут оказывать влияние на синтез и секрецию β-эндорфина.

Синтез β-эндорфина уменьшается при эндокринных, инфекционных и вирусных заболеваниях, синдроме хронической усталости, усилить синтез можно с помощью физической нагрузки.

Транспорт и периферический метаболизм

Эндорфины синтезируются «впрок» и выделяются в кровь определенными порциями за счет опустошения секреторных везикул. Их уровень в крови возрастает при увеличении частоты выброса гормона из железистых клеток. Поступая в кровь, гормоны связываются с белками плазмы. Обычно лишь 5-10% молекул гормонов находится в крови в свободном состоянии, и только они могут взаимодействовать с рецепторами.

Деградация пептидных гормонов часто начинается уже в крови или на стенках кровеносных сосудов, особенно интенсивно этот процесс идет в почках. Белково-пептидные гормоны гидролизуются протеиназами, а именно экзо- (по концам цепи) и эндопептидазами. Протеолиз приводит к образованию множества фрагментов, некоторые из которых могут проявлять биологическую активность. Многие белково-пептидные гормоны удаляются из системы циркуляции за счет связывания с мембранными рецепторами и последующего эндоцитоза гормон-рецепторного комплекса. Деградация таких комплексов происходит в лизосомах, конечным продуктом деградации являются аминокислоты, которые вновь используются в качестве субстратов в анаболических и катаболических процессах.

Биологическое значение

Основная мишень эндорфинов - это так называемая опиоидная система (главное ее назначение - защита от стрессорных повреждений, обезболивание и координация работы систем органов и тканей на уровне организма в целом) организма, и опиоидные рецепторы в частности. Эндорфин отвечает за регуляцию деятельность всех внутренних желез, за работу иммунной системы, за уровнем давления, также эндорфин влияет на нервную систему. В головном мозге были обнаружены специфические рецепторы морфина. Эти рецепторы сосредоточены на синаптических мембранах. Наиболее богата ими лимбическая система, от которой зависит эмоциональный ответ. В дальнейшем из мозговой ткани выделили эндогенные пептиды, имитирующие при инъекциях различные эффекты морфина. Эти пептиды, обладающие способностью специфически связываться с опиатными рецепторами, получили название эндорфинов и энкефалинов.

Т.к. рецепторы опиатных гормонов располагаются на наружной поверхности плазматической мембраны, то гормон внутрь клетки не проникает. Гормоны (первые вестники сигнала) передают сигнал посредством второго вестника, роль которого выполняют цАМФ, цГМФ, инозотолтрифосфат, ионы Ca. После присоединения гормона к рецептору следует цепь событий, изменяющих метаболизм клетки.

Физиологически, эндорфины и энкефалины обладают сильнейшим обезболивающим, противошоковым и антистрессовым действием, они понижают аппетит и уменьшают чувствительность отдельных отделов центральной нервной системы. Эндорфины нормализуют артериальное давление, частоту дыхания, ускоряют заживление поврежденных тканей, образование костной мозоли при переломах.

Эндорфины часто возникают в связке с выделением адреналина. При долгих тренировках в организме выделяется адреналин, усиливается боль в мышцах и начинают вырабатываться эндорфины, уменьшающие боль, повышающие реакцию и скорость адаптации организма к нагрузкам.

На что влияют системы эндорфинов:

Противоболевые эффекты

Замедление дыхания, сердцебиения–противострессовые эффекты

Усиление иммунитета

Регуляция почечного кровотока

Регуляция деятельности кишечника

Участие в процессах возбуждения и торможения в нервной системе

Участие в процессах выработки ассоциативно-диссоциативных связей в нервной системе - регуляция интенсивности обмена веществ

Чувство эйфории

Ускоряют заживление поврежденных тканей

Образование костной мозоли при переломах

Вдобавок к этому эндорфины связаны с терморегуляцией, памятью, липолизом, репродукцией, переживанием удовольствия, деструкцией жиров в организме, антидиурезом, подавлением гипервентиляции в ответ на повышение содержания углекислого газа, и ингибированием синтеза тиротропина и гонадотропина.

Патология

Недостаток эндорфина отмечается при депрессии, в ситуации постоянного эмоционального стресса, он обостряет хронические заболевания, может вызвать синдром хронической усталости. Отсюда и сопровождающее этим состояниям понижение настроение и повышенная восприимчивость к инфекционным заболеваниям.

Выработка эндорфина снижается при некоторых патологиях. В следствие недостатка эндорфинов в организме повышается риск хронических заболеваний, так называемыми «болезнями образа жизни», которые в последнее время являются основной причиной смертности. Болезни образа жизни – это диабет, сердечно-сосудистые, хронические респираторные заболевания, рак и ожирение.

Недостаток эндорфинов выражается в апатии, очень плохом настроении и в конечном итоге приводит человека к депрессии. Любой человек хочет знать: как получать удовольствие от жизни. Ощущение удовольствия у человека появляется при повышении уровня эндорфинов, которые вырабатываются головным мозгом и это химическое соединение похоже на наркотик морфин. Поэтому эндорфин получил такое имя – эндогенный морфин, то есть вырабатываемый самим организмом.

Наиболее тяжелым проявлением является ангедония – болезнь, при которой человек не способен испытывать удовольствие.

Литература

Эндокринология и метаболизм / Под. ред. П. Фелига и др. М.: Медицина, 1985.

Березов, Т. Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. – М.: Медицина,

Розен В. Б. Основы эндокринологии. М.: Высшая школа, 1984.

http://dic.academic.ru/

Несколько лет назад в ЦНС было определено присутствие опиат­ных рецепторов, а вслед за этим обнаружены и эндогенные опиат­ные пептиды (эндорфины и энкефалин). Эти открытия вызвали значительный интерес.

Следует отметить также, что энкефалин присутствует не толь­ко в ЦНС, но и в желудочно-кишечном тракте. Такое распределение сходно с характерным для субстанции Р, соматостатина, гастрина и вазоактивного кишечного полипептида.

Рис. 6-8. Структурные соотношения между АКТГ, меланотропином, липотропинами, эндорфинами и энкефалинами. Приведенная 91 последователь­ность аминокислот отражает структуру (З-липотропина; а-МСГ включает 1-13 последовательность АКТГ. Гомологичные последовательности АКТГ и липотропина показаны лишь схематически; это не отражает их реально­го структурного соотношения в молекуле массой в 31000 дальтон, являю­щейся общим предшественником обоих пептидов.

Данные о том, что в составе b-липотропного гормона (b-ЛПГ), ранее считавшегося чисто гипофизарным гормоном, содержатся последовательности b-МСГ, метионин-энкефалина и эндорфина, явились стимулом к проведению многих исследований, направлен­ных на выяснение распределения этих пептидов, возможной роли b-ЛПГ в качестве предшественника соответствующих фрагментов и физиологического значения последних. В отношении точной химической природы, сходства и различия, а также детальной ана­томической локализации опиатных пептидов, найденных в ЦНС и гипофизе, все еще существуют значительные противоречия. Часть их связана с отсутствием специфических антисывороток, с помо­щью которых можно было бы точнее охарактеризовать эти фраг­менты, а также с нехваткой в ряде случаев материала, необходи­мого для полной структурной характеристики. Присутствие b-ЛПГ обнаружено в передней доле гипофиза животных многих видов. Химическая структура b-ЛПГ и некоторых его фрагментов приве­дена на рис. 6-8. Следует подчеркнуть, что 65-е положение в мо­лекуле b-ЛПГ занимает метионин, поэтому он может служить предшественником метионин-энкефалина, но не лейцин-энкефалина, который тоже присутствует в головном мозге свиньи, быка и человека, хотя и в иных пропорциях.

Отсутствует единство мнений и по вопросу об относительном содержании эндорфинов в разных долях гипофиза. Более того, Сох и соавт. выделили из экстрактов гипофиза еще один опиатоподобный пептид, пока не охарактеризованный окончательно, но отличающийся от эндорфинов. Считалось, что энкефалины имеют чисто «нервное» происхождение, но недавно появилось сообщение об их присутствии и в гипофизе .

Хотя в ЦНС и обнаружены опиатные рецепторы , b-эндор­фин , энкефалин и b-ЛПГ (причем присутствие трех последних доказано с помощью либо иммуногистохимического, либо специфического радиоиммунологического методов), отсутст­вует строгая корреляция между концентрацией опиатных рецепто­ров, с одной стороны, и уровнем энкефалина или эндорфина, с дру­гой. Неодинаково и распределение эндорфина и энкефалина в ЦНС. Поскольку в ней присутствует не только метионин-, но и лейцин-энкефалин и поскольку до сих пор не удалось выделить и охарактеризовать лейцин-бета-ЛПГ, полагают, что лейцин-энкефалин либо кодируется аллельным геном b-ЛПГ в головном мозге, либо синтезируется de novo. Инкубация b-ЛПГ с экстрактами мозга или заднего гипофиза крысы приводит к образованию веществ, обладающих опиатной активностью. Следует отметить, что сам по себе b-ЛПГ в биологических исследованиях не обнаруживает морфиномиметнческой активности. Пока не было попыток опреде­лить, присутствует ли b-ЛПГ в мозге гипофизэктомированных жи­вотных, хотя присутствие эндорфинов в этих случаях установлено, Результаты всех этих исследований следует трактовать с осторож­ностью, принимая в расчет возможность местного ферментативно­го воздействия и химического изменения искомого вещества в про­цессе получения тканевого препарата или экстракции, а также не­достаточной специфичности применяемых антител.

Очевидно, таким образом, что взаимоотношения между систе­мами мозга и гипофиза липотропин-эндорфин-энкефалин оста­ются неясными. В настоящее время активно изучаются вопросы о том, опосредованы ли эффекты эндорфинов, энкефалинов и других опиатоподобных пептидов исключительно опиатными рецепторами,. являются ли эти вещества нейротрансмиттерами или нейромодуляторами и влияют ли они на концентрацию других нейротрансмит­теров. Сообщают о повышении уровня серотонина в мозге и угне­тении кругооборота ацетилхолина после введения b-эндорфина , тогда как энкефалин может снижать кругооборот не только ацетилхолина, но и катехоламинов . Полагают, что электриче­ская стимуляция ядер серого вещества мозга тормозит импульса­цию по нервам, передающим болевые сигналы в спинной мозг; аналогичные эффекты возникают при инъекции морфина или эн­дорфина в эту область. Анальгезию, создаваемую электрической стимуляцией соответствующих областей, удается частично блоки­ровать налоксоном - специфическим антагонистом опиатов, а недавно было показано, что электрическая стимуляция этих областей приводит к высвобождению эндорфина.

Анальгезирующие дозы морфина, вводимые в периакведуктальную область мозга, вызывают гиперактивность; введение b-эндор­фина, по данным одних исследователей, вызывает каталептоидное состояние , а по другим данным - поведенческую иммобилиза­цию, сопровождающуюся ригидностью пли вялостью и гиперактивностью . Предполагается, что эти пептиды могут иметь отноше­ние к психическим заболеваниям, но пока отсутствуют надежные сообщения об их влиянии при подобных заболеваниях. Пред­полагаются и другие поведенческие эффекты эндорфинов и энкефалинов. Фрагменты АКТГ, равно как и производные лизинвазопрессина, вызывают у животных заметные поведенческие сдвиги (см. далее). b-Эндорфин и фрагменты b-ЛПГ 66-69 и b-ЛПГ 51-75 проявляют большую, чем фрагменты АКТГ, активность в психоло­гических тестах, которые, как принято считать, отражают состоя­ние памяти.

Роль эндогенных опиатов в привыкании к морфию или отказе от него не ясна. Показано, что глиальные клетки нейробластомы обладают опиатными рецепторами. Острое воздействие опиатов на клоны таких клеток приводят к снижению исходного уровня аде­нилатциклазы. Хроническое же воздействие опиатов на эти клетки сопровождается компенсаторным повышением активности адени­латциклазы, а I последующее исключение контакта толерантных клеток с морфином приводит к немедленному и резкому повыше­нию уровня цАМФ, который превышает норму . Этот чрезмер­но высокий уровень цАМФ может быть биохимическим корреля­том синдрома абстиненции. Считается также, что введение экзоген­ных опиатов подавляет выделение эндогенных опиатов и что это может служить основой синдрома отмены.

Существует много сообщений о стимулирующем влиянии мор­фина на секрецию АКТГ, СТГ и пролактина. Было бы, очевидно, весьма интересно выяснить, воспроизводятся ли какие-либо из этих эффектов опиатными пептидами. Описан стимулирующей эффект b-эндорфина, а также метионин- и лейцин-энкефалина при их внутрижелудочковом введении на секрецию пролактина и СТГ . Налоксон блокировал влияние лейцин-энкефалина на секре­цию СТГ , но не пролактина ; эффекты b-эндорфина в при­сутствии налоксона не проявлялись. В свежеприготовленной куль­туре диспергированных клеток гипофиза стимулирующий эффект эндорфина отсутствовал, что свидетельствует о центральном дей­ствии эндорфина, несмотря на известное присутствие опиатных рецепторов в гипофизе. Показано, что g-эндорфин и лейцин-энкефалин стимулирует секрецию ЛГ и ФСГ in vitro. In vivo же мор­фин и метионин-энкефалин снижают концентрацию ЛГ и ТТГ в сыворотке; при одновременном введении налоксона эти эффекты ингибировались. Хотя сообщалось, что введение морфина повы­шает уровень кортикостероидов в надпочечниках, эффекты опиатных пептидов в отношении системы АКТГ-кортикостероиды пока не описаны.