Материал: Сыровая А.О. и др Аминокислоты глазами химиков, фармацевтов, биологов. Т. 2

нарушении памяти. При помощи пролина, можно значительно повысить эффективность обучения.

Пролин – это одна из главных аминокислот, которую организм использует для выработки коллагена. Из коллагена же производятся прочные, эластичные ткани на поверхности шрамов; он является главным строительным материалом организма – кости, сухожилия, связки и кожа содержат коллаген. Поэтому многокомпонентные смеси аминокислот, предназначенные для восстановления

поврежденных тканей, обычно содержат пролин.

Метаболизм пролина. Пролин содержит атом азота («в связанном виде»),

соединенный с предыдущим аминокислотным остатком, аминокислотным радикалом, и группой СН. Он очень резко изгибает пептидную цепь.

Чередующиеся остатки пролина и оксипролина способствуют созданию стабильной трѐх-спиральной структуры коллагена, придающей молекуле

прочность.

Пептидная связь, образуемая иминогруппой пролина, отличается от других пептидных связей, так как атом азота пептидной группы связан не с водородом, а

с радикалом. Пептиды различаются по аминокислотному составу, количеству и

порядку соединения аминокислот (рис. 4)

Серилглицилпролилаланин

Радикалы аминокислот (боковая цепь)

Рис. 4. Образование дипептида

81

Рис. 5. Строение пептидов Сер-Гис-Про-Ала и Ала-Про-Гис-Сер – два разных пептида, несмотря на то,

что они имеют одинаковые количественный и качественный составы аминокислот

[8].

Вследствие мезомерии получаются две устойчивые плоские конформации,

транс (I) и цис (II), при затрудненном свободном вращении около связи С−N:

В 2,5-дикетопиперазинах, простейших циклических пептидах, построенных из двух аминокислот, имеются дос-пептидные связи. Циклические трипептиды могут существовать без напряжения также только с тремя цис-пептидными связями. Поскольку пролил и саркозин не обладают возможностью стабилизации транс-пептидной связи, то можно легко синтезировать циклический трипептид − циклотрипролил. В нативных пептидах и белках преобладает транс-пептидная связь. В некоторых белках были найдены также и цис-пептидные связи, при этом в образовании пептидной связи всегда участвовал пролин.

По стерическим и энергетически соображения не каждую произвольно взятую пептидную последовательность можно перевести в соответствующий циклопептид. Для циклотрипептида требуется, чтобы все три пептидные связи были в энергетически богатой цис-форме. Исходя из энергетических соображений, можно понять низкую тенденцию к образованию 9-членных циклотрипептидов, ибо в их модели имеется сильное напряжение кольца, которое может быть объяснено стерическим взаимодействием направленных внутрь трех

α-Н-атомов (напряжение Прелога). Циклодимеризации, без сомнения,

способствует антипараллельное взаимное расположение двух молекул трипептида с образованием водородных мостиков. Димеризация с образованием водородных связей невозможна, если в трипептид встроен пролин; кроме того, в этом случае

82

цис- и транс-конфигурации пептидных связей практически равноценны энергетически. Роте и сотр. [10] описали в 1965 г. синтез циклотрипролила,

единственного возможного циклотрипептида.

Небольшие циклические пептиды особенно годятся для изучения конформаций, поскольку ограниченная молекулярная подвижность позволяет существовать только некоторым конформациям. Циклотрипептиды в кристаллах обладают только конформацией короны. В растворе же дополнительно появляется асимметричная конформация ванны в том случае, если в трипептиде присутствует хотя бы одна нехиральная аминокислота (саркозин, N-

бензилглицин) [5, 11]

Метаболизм оксипролина Уникальной особенностью метаболизма оксипролина является то

обстоятельство, что эта аминокислота, входящиая в состав белков пищи, не включаются в коллаген. Не существует тРНК, которая могла бы акцептировать оксипролин и далее включать его в растущую полипептидную цепь. В то же время пищевой пролин является предшественником оксипролина в составе коллагена. Гидроксилирование пролина катализируется пролилгидроксилазой – ферментами, находящимися в микросомальной фракции многих тканей (кожи,

печени, легких, сердца, скелетной мышцы, гранулирующих раневых поверхностей). Эти ферменты являются пептидилгидроксилазами, поскольку гидроксилирование происходит только после включения пролина в полипептидную цепь.

Обе гидроксилазы являются оксигеназами со смешанной функцией и функционируют при участии молекулярного кислорода, аскорбат а, ионов Fe+2 и

альфа-кетоглутарата. Пролилгидроксилаза изучена более подробно; есть основания полагать, что лизилгидроксилаза действует аналогичным образом. На каждый моль гидроксилированного пролина декарбоксилируется 1 моль альфа-

кетоглутарата с образованием сукцинат а. В ходе этого процесса один атом

83

кислорода молекулы O2 включается в состав пролина, а другой – в сукцинат

(Биосинтез аминокислот: метаболическая карта ).

В молекуле оксипролина конфигурация при С2 такая же, как и у пролина и других природных аминокислот, а гидроксильная группа находится в транс-

положении по отношению к карбоксильной группе. Окисление пролина в оксипролин происходит, по-видимому, после включения пролина в пептид.

В кристалле отдельные молекулы оксипролина связаны друг с другом трехмерной сеткой водородных связей. В кристалле встречается также несколько довольно коротких С...О расстояний, которые, возможно, являются слабыми водородными связями и играют определенную роль при упаковке молекул.

Во всех случаях, когда оксипролин применяли для синтеза пептидов, его гидроксильная группа была свободной. Исходными веществами в этих синтезах чаще всего служили карбо-бензоксиоксипролин [88, 850, 1694], а также метиловый [996, 2148] и бензиловый [1116, 1756, 2148] эфиры оксипролина.

Производные пиррола: пролин и оксипролин.

У некоторых псевдомонад осуществляется окисление оксипролина по другую сторону от азота кольца с последующим образованием а-кето-глутарата.

Аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, оксипролин.

Следовательно, оксипролин и пролин кодируются одинаково.

Во-первых, кислородный атом гидроксильной группы оксипролина происходит из атмосферного кислорода, как это показано в опытах с изотопной меткой. Во-вторых, предшественником оксипролина, входящего в состав коллагена, служит пролин.

Корреляция между температурой перехода и содержанием оксипролина объясняет связь между Tt и изменением t (обусловленным водородными связями или взаимодействием какого-либо другого характера). В то же время чем больше иминокислотных остатков (пролина или оксипролина) содержится в цепочке, тем больше ограничений накладывается на свободные вращения в

84

цепочке и тем меньше число конформаций, в которых может находиться молекула. Это уменьшение числа возможных состояний, приводящее к уменьшению энтропии перехода, должно увеличить температуру перехода, если энтальпия перехода остается постоянной.

Одна АК также несколько усиливала превращение оксипролина, но не достоверно. При терапевтическом применении чистая АК и в сочетании с витамином Р (кверцетином) достоверно усиливала превращение оксипролина в печени морских свинок. Подобная интенсивность превращения оксипролина была отмечена нами и в печени животных, оставленных на рационе вивария.

Известны методы разделения пролинов и оксипролинов методом газовой хроматографии.

Содержание оксипролина можно определить или классическим спектральным методом (после получения производного соединения с нингидрином), или с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии.

При использовании жидкостных хроматографов фирмы Хьюлетт-Паккард серии

Aminoquant, многие,входящие в состав белка, аминокислоты могут быть идентифицированы и количественно определены за одну хроматографическую разгонку. Возможно обнаружение как спектрофотометрическик детектором, так и флуориметрическим.

По возрастанию содержания оксипролина в легких судили об активности кремнезема, который накапливается одновременно с развитием фиброза. Другое объяснение заключается в том, что в процессе влажного помола кварцевая поверхность покрывается адсорбированным слоем аморфного кремнезема и таким образом становится менее активной.

Эти данные указывают на прямое превращение пролина в оксипролин, но не исключают возможности существования других путей биосинтеза оксипролина. Эти результаты согласуются с малой скоростью обновления коллагена ( стр. Меченый азот оксипролина, введенный с пищей, переходил во

85