многие аминокислоты тела, в особенности в глутаминовую и аспарагиновую кислоты. Эти данные указывают на быстрый распад оксипролина в организме крысы. На основании этих результатов Стеттен [375] предполагает, что большая часть оксипролина в тканях животного образуется, вероятно, из пролина,
входящего в состав пептидных цепей, а не из свободного оксипролина.
Это определение не охватывает аминокислоты − пролин и оксипролин,
которые содержат не амино-, а иминогруппу, к тому же еще замкнутую в цикл.
Вместе с тем оба упомянутых соединения относят неизменно к аминокислотам и поступают таким образом потому, что в организме животных и человека пролин и оксипролин, с одной стороны, легко превращаются в истинные аминокислоты,
обладающие свободной аминогруппой, а с другой, образуются в организме из аминокислот, полностью соответствующих приведенному выше определению.
Фибриллярный белок коллаген – самый распространенный белок в мире животных. Его содержание в тканях животных превышает 60%. В организме человека массой 70 кг содержится 12-15 кг белков и половина этого количества приходится на коллаген.
Молекула коллагена построена из трех пептидных цепей, каждая из которых содержат около 1000 аминокислотных остатков. Необычен аминокислотный состав коллагена: каждая третья аминокислота – это глицин, 20% составляют остатки пролина и гидроксипролина, 10% - аланина, остальные
40% представлены всеми другими аминокислотами.
Коллаген единственный белок, в котором содержится оксипролин. Эта аминокислота получается путем гидроксилирования части остатков пролина уже после образования пептидных цепей. Пептидные цепи коллагена представляют собой последовательность триплетов Gly-X-Y, где X и Y могут быть любой аминокислотой; часто положение Х занимает пролин, а полодение Y –
гидроксипролин [12, 13 ].
86
Всоставе коллагена пролин при участии аскорбиновой кислоты окисляется
воксипролин. Чередующиеся остатки пролина и оксипролина способствуют созданию стабильной трѐхспиральной структуры коллагена, придающей молекуле прочность.
Долгое время полагали, что фибриллярный коллаген ответственен лишь за опорные и предохранительные функции. Однако установление коллагеновых участков в Сд1-компоненте комплемента, в ацетилхолинэстеразе и, наконец,
открытие различных типов коллагена показало, что для коллагенового семейства характерно большое функциональное разнообразие. Но что делает коллагены уникальными белковыми объектами, так это разнообразие тех уровней организации, на которых происходит реальное функционирование коллагеновых полипептидов.
Вместе с тем в наших знаниях практически о любом из уровней организации имеются существенные пробелы. Например, количественному изучению до сих пор поддаются лишь две из трех регулярных вторичных структур − се-спираль и /З-структура. Важнейший, как ясно сегодня, третий тип структуры – левая спираль типа поли-1-пролин II, а это основа структурообразования коллагенов, до сих пор недостаточно охарактеризован количественно, прежде всего, в смысле физических характеристик, где наибольшую неясность вносит боковой радикал пролина, ответственный за само название типа структуры. Действительно, гидрофобный боковой радикал пролина
– пятичленное пирролидиновое кольцо – не снижает высокую растворимость как пролина, так и пептидов с пролином и поли-1-пролина, которые значительно выше, чем это требовал бы индекс гидрофобности бокового радикала. Эти свойства пролиновых пептидов, несомненно, определили необычные явления,
наблюдаемые при денатурации (плавлении) фибриллярных макромолекул коллагенов. С ростом содержания иминокислот растет энтропия денатурационного перехода, что не вяжется с ограничениями на
87
конформационное состояние пролина – пятичленного кольца, замыкающегося С^-
связью, в основной цепи полипептида. Вместе с тем именно структуры коллагенового типа являются основой многих новых материалов для промышленности и медицины. Исследования левой спирали типа поли-1-пролин
II и пролина как регулятора процессов структурообразования коллагенов и других белков, а также структуры и физических свойств материалов, сконструированных на основе фибриллярных коллагеновых систем имеет большую актуальность.
В последнее время круг организации, на которых фибриллярные структуры коллагенового типа оказываются функционально значимыми, резко расширился.
Стало очевидным, что функциональная роль поверхностей тройных спиралей коллагенового типа разнообразна и простирается от уровня макромолекул, через уровень клеток на уровень тканей. Так же ясно, что не только надмолекулярный уровень организации тройной спирали коллагенового типа (см. рис.1) важен для функционирования, но поверхность одиночной тройной спирали оказалась активной в аспекте ряда функций.
Как распределение пролина в последовательности аминокислот полипептидной цепи сказывается на способности макромолекул коллагенов к взаимодействию с водой и другими макромолекулами – вопрос по-прежнему важный, однако он до сих пор не решен.
Существуют различные способы гидратации макромолекул коллагенов и одиночных левых спиралей типа поли-l-пролин II, анализ которых показал, что вариации структуры вдоль оси волокна у коллагеновой макромолекулы,
связанные с пирролидиновыми кольцами, требуют, прежде всего,
термодинамических характеристик отдельной макромолекулы. Отмечается дефицит данных по стереохимии одиночных левых спиралей типа поли-l-пролин
II и возможным механизмам адсорбции на белках и нуклеиновых кислотах с образованием тройных белково-нуклеиновых спиралей [14].
88
Воздействие синтетического аналога пролин-богатого полипептида -1
(ПБП-1) на различного характера биосистемы интенсивно исследуется уже больше 15 лет. Эти исследования показали, что ПБП-1 обладает антимикробиальным, иммунномодуляторным, нейропротективным и кардиопротективным эффектами [16, 17]. При повышенных концентрациях
(больше 80 мкг) ПБП-1 обладает способностью стимулировать процесс продуцирования гидроксильных радикалов (OH.) [18], однако по предварительным результатам при относительно низких концентрациях (0.1-5
мкг), наоборот, обладает способностью улавливать гидроксильные радикалы,
оказывая антиоксидантный эффект. Таким образом ПБП-1 защищает многие металлопротеины, которые денатypируются гидроксильными радикалами,
например, некоторые металлопротеины антиоксидантной (МАА) и
прооксидантной (МПА) активности, оказывая антистрессорный эффект при различного характера проявлениях оксидативного стресса, особенно в тех случаях, когда наблюдается повышение уровня перекиси водорода в различных формированиях тканей. Эти явления наблюдаются при канцерогенезе,
алюминиевой интоксикации, интоксикации тяжелыми металлами, гипогликемии,
гемосекции спинного мозга [19]. ПБП-1 стабилизирует и эритроцитарные мембраны (ЭМ), подавляя процесс рилизинга изоформ цитохрома (цит)b 558 из их мембран. Однако механизмы воздействия ПБП-1 на уровень МАА и МПА в тканях здоровых крыс в отсутствии оксидативного стресса комплексно еще не определены.
Действие аминокислоты пролина на организм Полезные свойства пролина: способствует заживлению ран, ожогов, язв;
является главным компонентом коллагена; способствует хорошему функционированию суставов; защищает стенки сосудов; укрепляет сухожилия,
связки и сердечную мышцу; участвует в образовании важных пептидов
(адреналина и др.); может применяться при лечении травм; важнейший белковый
89
строительный материал человеческой клетки; уменьшает воспаления кожи и слизистых оболочек; улучшает структуру кожи за счет увеличения выработки коллагена; поддерживает в нормальном состоянии соединительные ткани (печень,
почки, склера глаза, сосуды); улучшает способность к обучению.
Пролин улучшает состояние кожи, за счет увеличения продукта коллагена и уменьшения его потери с возрастом. Помогает в восстановлении хрящевых поверхностей суставов, укрепляет связки и сердечную мышцу. Для восстановления тканей после повреждений (особенно после ожогов) и
хирургических операций. Эта аминокислота способствует формированию здоровых суставов, сухожилий, связок и сердечной мышц.
Для укрепления соединительной ткани рекомендуется использовать пролин в сочетании с витамином С. Существует мнение, что добавки лизина, пролина и витамина С оказывают положительный эффект при восстановление склеротированных (затвердевших) сосудов. Для заживления повреждений и укрепления сосудов пролин необходимо принимать вместе с витамином С,
который необходим для выработки коллагена. Пролин поступает в организм преимущественно из мясных продуктов.
Пролин обладает антиоксидантными, антиденатурационными,
осморегуляторными и мембранопротекторными свойствами.
Мембранопротекторное действие Ферментативное перекисное окисление компартментализировано
физиологически, а неферментное свободнорадикальное окисление структурно не упорядочено и может индуцироваться в любом компартменте клетки, приводя к разрушению не только липидов, но и белков, нуклеиновых кислот, углеводов.
Перекисное окисление липидов в основном затрагивает фосфолипиды мембран клеток и поэтому вызывает выраженные нарушения мембранного транспорта.
Касаясь патологических эффектов воздействия продуктов ПОЛ, следует отметить,
что накопление в гидрофобном слое мембран клеток гидрофильных группировок
90