Короткие пептиды что это такое простыми словами
Пептиды простым языком. Для здоровья и не только.
Архитекторы человеческого тела
Вся жизнь – пептид. Пептид и ДНК. Вот так вот – мы их никогда не видели, а, оказывается, именно они делают нас – нами. ДНК – она, как библиотека Хогвартса, где хранится вся информация о нас и наших органах. А пептиды наведываются к ДНК и берут у нее знания, которые транслируют тем, кому эти знания необходимы в данный момент. Знания ложатся в основу синтеза белка, из которого состоим мы все.
По своей сути, пептиды – вещества, молекулы которых состоят из 2х и более аминокислот. Есть пептиды и покруче, у которых цепочки состоят из 10-20 аминокислот. Это уже олигопептиды – олигархи мира пептидов. Если в цепочке находится более 50 аминокислот, то пептид дорастает до звания белка – одной из макромолекул нашего организма. То есть, «матрешка» такая: аминокислоты – пептиды – белки.
Пептиды бывают только натуральные. Нельзя замесить таблицу Менделеева в определенной пропорции и создать их. Их можно синтезировать, но только на основе другой органики.
Пептидов существует великое множество – что неудивительно, ведь только одних аминокислот, из которых они состоят, насчитывают более 500. Соответственно, вариантов соединения аминокислот друг с другом для формирования пептидом, бесконечно много. Но принято выделять несколько больших групп, чтобы каким-то образом привести в порядок их многообразие.
Гормональные. Отвечают за скорость регенерации клеток. Например, при порезе пальца именно пептиды дают информацию органам «ответственным за», что необходимо начать процесс «починки».
Нейпропептиды. Контролируют физиологические процессы. Считаются наименее изученной группой пептидов. Синтезируются в общей массе в гипофизе и гипоталамусе. Наиболее известный из них – окситоцин, стимулирует сокращение гладкой мускулатуры и лактацию.
Иммунологические. Логично, что отвечают они за иммунную систему нашего организма. Более привычное для нас название этой группы – антитела, то есть белковые соединения аминокислот, объединенные пептидными связями.
Ты мой личный сорт пептида.
У каждого из многочисленных видов пептидов своя узкая специализация. Многозадачность – не их конек. Механика образования пептидов едина для всех живых существ. Именно это открытие позволило ученым научиться синтезировать различные виды пептидов из животных и растений.
С возрастом синтез пептидов снижается – к старости увеличивается только количество морщин и лекарств на полке. То есть, белка, основного строительного материала для нашего организма, становится все меньше и меньше.
И, соответственно, снижается количество иммунологических пептидов, открывая двери болезням и прочим неприятностям. Иммунная система человека – одна из самых сложных. Влияние столь популярных интерферонов до сих пор обсуждается, и точки зрения встречаются совершенно полярные.
Традиционным нелекарственным способом поднятия иммунитета является море. Научно доказано, что морская вода по своему составу близка крови человека. Неудивительно, потому что в конечном итоге мы все вышли/выползли из воды. На Дальнем Востоке еще в советское время были открыты несколько институтов, которые занимались изучением возможностей морской флоры и фауны и тем, как те или иные ингредиенты, полученные из них, могут влиять на здоровье человека. Такие разработки велись, как правило, в интересах оборонной промышленности и тестировались в стресс-условиях – после воздействия радиоактивных веществ, при работе в экстремальных ситуациях, после погружения на большую глубину и так далее.
Многие из тех разработок легли в основу морских комплексов для здоровья. В частности, было выяснено, что ганглии кальмара отвечают за его иммунную систему и обеспечивают выживаемость даже на очень больших глубинах.
Ганглии кальмара – нервные узлы, или скопления нервных клеток. Оптические зрительные ганглии тихоокеанского кальмара – самая большая часть его головного мозга, они размещаются в его голове, непосредственно за глазами, в особой плотной оболочке.
Полученные из них пептиды «дружественны» человеческим и способны активизировать клеточный иммунитет, способствуя повышению сопротивляемости организма внешним негативным факторам.
Как известно, в нашем организме есть макрофаги, которые отвечают за поглощение и переработку вирусов и болезнетворных бактерий. В ходе исследований было выяснено, что пептиды на основе ганглиев кальмара стимулируют активность макрофагов, заставляя их поглощать патогенные бактерии.
Применение морских пептидных комплексов позволяет значительно сократить период болезни и почувствовать улучшение уже на 2 день приема. Активация собственного иммунитета снижает риск развития осложнений и уменьшает проявление герпетических высыпаний, чье возникновение часто связывают именно с упадком системы защиты организма.
Море хранит в себе множество тайн и сокровищ для нашего здоровья и красоты. Подписывайтесь на наш канал и будем открывать их вместе!
Эти и другие статьи читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен:
Пептиды в косметике: кому и зачем они нужны
Пептиды в косметике: кому и зачем они нужны
Что такое пептиды
Они состоят из аминокислот. В косметике их используют из-за повышенной стабильности в составе средств, а еще из-за способности проникать в глубокие слои кожи. Учитывая размеры и строение, косметика с этим компонентом будет более эффективной, чем нашумевшие средства с эластином и коллагеном.
Проникая в кожу, они соединяются с клеточными рецепторами, которые воспринимают их как сигнал к действию. Они диктуют клеткам, чтонадо делать — делиться, отмереть. Важно понимать, что действия пептидов различаются в зависимости от группы. В косметике используют 4 вида — сигнальные, транспортные, ингрибиторы энзимов и нейротрансмиттеры.
Сигнальные стимулируют выработку коллагена и эластина. К этой группе относится хорошо знакомый матриксил.
Транспортные выполняют роль «перевозчика» и доставляют необходимые микроэлементы в клетки.
Ингибиторы энзимов увеличивают длительность жизни коллагена.
Нейротрансмиттеры расслабляют мышцы, потому что работает один из самых известных пептидов — ботолуксин.
Плюсы
Минусы
Опасно ли ее использовать
Но их пептидов связано с балансировкой и тонкой настройкой работы клеток и не может нанести организму вред. Эти сигнальные молекулы заставляют клетки организма вырабатывать правильный здоровый продукт, очищают межклеточное пространство и улучшают среду вокруг, а соответственно и их работу. Наш организм устроен таким образом, что принимает только нужное ему количество пептидов для восстановления, а излишек распадается и выводится.
Как выбрать косметику для домашнего ухода
Нужно очень четко понимать, что средства с этим компонентом на самом деле эффективны, если подбирать их правильно. Составлять программу ухода должен врач-косметолог на очной консультации. У каждого свои особенности, показания, и часто мы не можем сами определить истинные потребности нашей кожи.
Кремы и сыворотки содержат в себе не весь набор пептидов, а определенные комбинации в нужной концентрации для решения той или иной задачи. Другие компоненты в составе способны снижать или усиливать действие пептидоа.
Например, гиалуроновая кислота или витамин С помогают пептидам проникнуть в глубокие слои, а кислоты, наоборот, ослабляют действие (откажись от таких средст, когда пользуешься пептидной косметикой).
Противопоказания для любых типов кожи: индивидуальная непереносимость и ряд тяжелых заболеваний, например диабет. При этом косметика с пептидами гипоаллергена — ее можно использовать, даже если у тебя чувствительная кожа.
Подписаться на новости
В соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006, отправляя любую форму на этом сайте, вы подтверждаете свое
согласие на обработку персональных данных.
Пептиды для здоровья и долголетия
Все наши органы и ткани состоят из молекул белка. Белковая молекула, в свою очередь, состоит из цепочек аминокислот. Пептиды – это небольшие «кусочки» этих цепочек, в среднем от 2 до 50 аминокислот. Основная роль пептидов это передача информации клеткам. Именно так пептиды управляют биохимическими процессами в организме.
Пептиды в составе кремов, сывороток, эмульсий вдохновляют косметологов всего мира и формируют новые тренды в индустрии.
Пептиды уже используются во многих beauty продуктах, помогая тысячам женщин оставаться молодыми. Однако перспективы для них есть не только в косметологии.
С возрастом, а также при воздействии негативных факторов, таких как среда, токсины, генетические «поломки», нарушается питание клетки – ее способность «принимать» полезные вещества и кислород, поэтому нарушаются обменные процессы. Пептиды восстанавливают поврежденные клеточные стенки и могут нейтрализовывать свободные радикалы, образующиеся из-за неправильно функционирующих клеток.
Пептиды активно применяются в профилактической медицине. Речь пойдет о Цитаминах, БАДах на основе пептидов, идентичных пептидам нашего организма. Такие препараты представляют из себя сбалансированные комплексы активных веществ, которые направлены на борьбу и профилактику с той или иной болезнью. Они регулируют внутриклеточные процессы и обеспечивают нормальную работу органов и тканей. И помимо пептидов, Цитамины содержат необходимые микроэлементы и минеральные вещества, а также витамины в легкоусвояемой форме. Линейка включают в себя 16 наименований
ЦИТАМИНЫ® нормализуют обмен веществ на клеточном уровне, помогают клеткам правильно работать, тем самым восстанавливают и продлевают функциональную активность «износившихся» или работающих с нарушениями органов и тканей.
Цитамины подходят для любого возраста, но особую пользу от БАД получают пожилые люди. Стоит отметить, что вещества легко усваиваются организмом, так как состоят из натуральных компонентов не содержат консервантов. Цитамины помогут после перенесенной травмы, операции, химиотерапии, стрессах, а также при повышенной физической нагрузке.
Цитамины добываются из тканей и органов животных. Благодаря легкой усвояемости, они могут быстро восстановить и урегулировать различные повреждения в клетках организма. В составе такого препарата имеется необходимое число жиров и белков, в нем практически исключены углеводы, что делает продукт диетическим.
Виды Цитаминов:
5. Вентрамин используют при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, язвенной болезни или гастрите.
6. Панкрамин рекомендован для восстановления функций поджелудочной железы или при сахарном диабете.
12. Тирамин является препаратом, нормализующим функцию щитовидной железы.
Все эти препараты можно найти в виде таблеток. Эти БАДы могут использоваться для профилактики заболеваний.
БАД. Не является лекарственным средством
Имеются противопоказания. Перед применением необходимо ознакомиться с инструкцией или проконсультироваться со специалистом
О пептидах
В этой статье мы расскажем, что такое пептиды простым языком: разберемся в их происхождении, определим, что такое пептиды Хавинсона, как они помогают и как их применять.
Короткие пептиды или пептиды Хавинсона были разработаны еще в далеких 70-х годах прошлого века. Исследование и разработка проводились в засекреченной военной лаборатории на базе Военно-Медицинской Академии им. С.М. Кирова группой ученых во главе с профессором Владимиром Хацкелевичем Хавинсоном.
Это открытие дало толчок к дальнейшим исследованиям и разработкам. На сегодня имеется обширная научно-доказательная база эффективности коротких пептидов в:
С возрастом теломеры – область ДНК человека, отвечающая за молодость – укорачиваются. Это приводит к старению организма. Anti-age эффект пептидов достигается за счет их способности удлинять теломеры (на 42%). Благодаря этому продлевается жизнь клетки и соответственно жизнь и молодость человека.
Прием пептидных биорегуляторов осуществляется в виде пищевых добавок в капсулах, таблетках или в виде инъекций. Существуют также комплексы пептидов, в которых подобрано идеальное сочетание пептидов для решения тех или иных проблем здоровья.
Пептиды…Что же это такое?
Пептиды — это сравнительно не большие цепочки аминокислот, адресно координирующие работу наших генов. Основная их масса образуется в наших клетках, оставшаяся часть поступает в организм с пищей.
В каждом органе или системе органов работают свои собственные пептиды Их основная задача — запускать считывание информации с ДНК, обеспечивая процесс синтеза белка.
С возрастом, а также под влиянием огромного количества негативных факторов, количество пептидов в организме резко сокращается. Это приводит к сбоям в работе клеток, развитию патологии и ускоренному износу организма.
Чем в более экстремальном режиме мы эксплуатируем наш организм, тем больше возникает сбоев и ошибок в его работе.
Результат один — утрата ряда физиологических функций и резкое сокращение продолжительности жизни.
К этому пришли отечественные ученые В.Х. Хавинсон. и В.Г. Морозов еще в 70-80 годах прошлого века.
Было установлено, что старение и развитие патологии — это результат длительного пребывания организма в условиях стресса. А стресс в медицине — это гораздо более широкое понятие, нежели психо-эмоциональная нагрузка.
Было показано, что сначала организм пытается приспособиться к экстремальным условиям, напрягая функции нейрон-эндокринной системы, иммунной системы, мозговой ткани и сердечно-сосудистой системы. Но это напряжение кратковременное, и вслед за ним наступает обвал функции вышеперечисленных систем. Органы и ткани лишенные их поддержки, очень быстро выходят из строя. Организм начинает в буквальном смысле рассыпаться и стареть.
Все эти изменения происходят на фоне дефицита пептидов и нарушения функции генов.
Было также показано, что восстановление качественного и количественного состава пептидов нормализует основные физиологические функции как отдельно взятых органов, так и организма в целом. Причем этот эффект сохраняется достаточно длительное время даже после прекращения препаратов.
Если провести аналогии, то организм можно сравнить с современным компьютером, которому требуется периодическое обновление программного обеспечения. Это позволяет ему работать долго, качественно и без сбоев даже в условиях жесткой эксплуатации.
Безусловно, обновлять программное обеспечение можно и частями, но эффективным методом является обновление программного обеспечения целиком. Поэтому и были разработаны именно комплексы пептидных препаратов, обладающих исключительно биорегулирующим действием. Такие комплексы целесообразно принимать начиная с 35 летнего возраста дважды в год. Это даст организму не только второе, но и даже третье дыхание, поскольку еще в 80 годах XX века было доказано, что пептидные препараты могут увеличивать среднюю продолжительность жизни на треть.
Виды и классификация пептидов
В целом, все пептидные препараты, вне зависимости от формы выпуска, можно разделить на 2 большие группы: натуральные пептиды — ЦИТОМАКСЫ, и синтезированные пептиды — ЦИТОГЕНЫ
Натуральные Пептиды — ЦИТОМАКСЫ
Экстрагируют из органов и тканей молодых телят (до 6 мес) запатентованным методом экстремальной очистки, что позволяет в результате получить комплекс низкомолекулярных пептидов, лишенный примесей чужеродных ДНК и белков. Натуральные пептиды действуют мягко и плавно, оказывают длительный и стойкий эффект (4-6 месяцев).
Синтезированные пептиды — ЦИТОГЕНЫ
Синтезируются из природных аминокислот. В результате получают копию рабочей части наиболее активного пептида из всего комплекса, содержащегося в экстракте. Т.е. натуральные пептиды — это комплекс молекул, а синтезированные — это одна укороченная молекула. Синтезированные пептиды работают резче, нежели натуральные, оказывают более быстрый, но менее стойкий эффект (1,5-2 месяца). Используются в ряде случаев для запуска первичного восстановления функций органов. В дальнейшем, целесообразно «переходить» к натуральным пептидам.
Пептидные комплексы в растворе
Отдельная линейка пептидных препаратов. Разработана для трансдермального (чрескожного) введения пептидов в организм. В основе лежат комплексы полипептидных фракций, применяемые в цитомаксах.
Как работают пептиды?
Весь секрет состоит в их функциональности для каждой клетки организма. Их задачей является активизация и раздвоение ДНК, иначе говоря, происходит запуск экспрессии генов, то есть обеспечение реализации генетической информации, позволяющей клетке продлевать жизнь.
Каждый организм содержит два вида важных молекул. Первые являются белками-пептидами, несущими информацию. Вторые ─ клетки ДНК, также содержащие информацию. Однако они выступают в виде матрицы и сами по себе пассивны. Объединение пептидов и участками ДНК позволяет синтезировать специфические белки, которые нужны для нормальной жизни организма.
Правильная работа пептидов помогает работать клеткам в нужном объеме. За счет их правильного функционирования происходит надежная работа всех органов. В случае нарушения работы клеток, органы также дают сбой, в результате чего появляются различные заболевания.
Когда человек заболевает, то медицина предлагает лишь один путь ─ прием лекарств и препаратов. Они являются искусственными веществами, из которых организм не способен создавать живые клетки. После большого приема лекарств происходит накопление солей, из-за чего появляются заболевания суставов и образование камней в почках.
Но вылечить заболевание можно не только медикаментозным способом, но и заместительной терапией. Она снабжает организм готовыми продуктами в виде витаминов, гормонов, микроэлементов и т.д. В результате клетки перестают участвовать в их создании и теряют свою функциональность из-за ненадобности.
В связи с этим лучше обратиться к натуральным веществам, таким как пептиды Хавинсона, купить которые можно у нас. Они являются органическими веществами, которые регулируют состояние клеток. Благодаря им, клетки снова начинают свою правильную работу, в результате чего происходит самолечение организма. Эффектом считается процесс реставрирования поврежденных органов благодаря нормализации работы на клеточном уровне. При этом нет необходимости в химическом вмешательстве или проведении операций.
По словам самого Хавинсона, они не создали новый чудо-препарат, а открыли, как это происходит в естественных условиях. В результате они смогли научиться восстанавливать недостаток данных молекул и помогать организму в продлении жизни.
Пептиды Хавинсона – не гормоны!
Гормоны, как и пептиды нужны человеку, но не стоит забывать об их важном отличии.
Гормоны вырабатывают эндокринные железы. Если их работа нарушена, то начинается их стимуляция посредством гипофиза, гипоталамуса. То есть дать больному комплекс гормонов – это значит нарушить естественную работу организма, просто заменить. Как итог – атрофия железы.
Но, оказывается, недостаток выработки белка легко восполнить, использовав биорегуляторы нужного вида. Организм дальше будет работать правильно самостоятельно.
Давайте повторим ещё более простым языком:
В нашем офисе и онлайн-магазине Вы можете купить пептидные препараты для различных органов. Подобрать их можно по категориям или органам и системам.
Не знаете, как сделать правильный выбор? Обратитесь к нашим консультантам, которые с радостью окажут Вам помощь в подборе пептидов, которые подойдут именно Вам.
Неизвестные пептиды: «теневая» система биорегуляции
Автор
Редакторы
Уже давно не вызывает сомнений значимость белков для практически любого аспекта существования жизни. Однако их «младшие братья» — пептиды — привлекают незаслуженно мало внимания, обычно считаясь биологически не такими уж важными. Нет, никто не забывает про исключительную роль пептидов в эндокринной системе и антибактериальной защите. Однако ещё двадцать лет назад нельзя было и заподозрить, что пептидный «фон», присутствующий во всех тканях и традиционно воспринимаемый как «обломки» функциональных белков, также выполняет свою функцию. «Теневые» пептиды формируют глобальную систему биорегуляции и гомеостаза, — возможно, более древнюю, чем эндокринная и нервная системы.
В начале 2010 года постановлением Президиума РАН директор Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова — Вадим Тихонович Иванов — награждён Большой золотой медалью Российской академии наук имени М.В. Ломоносова — «за выдающийся вклад в развитие биоорганической химии». На общем собрании РАН в мае этого года В.Т. Иванов прочитал лекцию о роли пептидов в качестве универсальных биорегуляторов. По мотивам лекции Иванова написана эта статья.
Белки, как постулировано ещё классиками диалектического материализма, являются основным «рабочим телом» жизни. Недаром даже в школьном учебнике биологии отдельным списком перечисляются функции белков: каталитическая, структурная, защитная, регуляторная, сигнальная, транспортная, запасающая, рецепторная и двигательная. Первые белки описали ещё в XVIII веке — это были альбумин («яичный» белок), фибрин (один из белков крови) и глютен (запасающий белок пшеницы). Центральная роль белков во всей биологии была осознана к концу первой четверти XX века, и с тех пор ни у кого уже не вызывает сомнения, что абсолютно все жизненные процессы протекают с участием этих универсальных «молекул жизни».
Есть у белков и «младшие братья» — пептиды. Отличие между этими двумя классами молекул довольно условное — идентичные по химической природе, они различаются лишь размером (длиной полипептидной цепи): если молекула состоит более чем из 50 аминокислотных остатков — это белок, а если менее — то пептид. Перечисленные выше «классические» функции относятся главным образом к белкам, на долю пептидов же традиционно отводилась роль в эндокринной регуляции: большинство хорошо известных биологических пептидов (а их не так уж много) являются нейрогормонами и нейрорегуляторами. Основные пептиды с известной функцией в человеческом организме — пептиды тахикининового ряда, вазоактивные интестинальные пептиды, панкреатические пептиды, эндогенные опиоиды, кальцитонин и некоторые другие нейрогормоны.
Кроме этого, важную биологическую роль играют антимикробные пептиды [1], секретируемые как животными, так и растениями (встречаются, например, в семенах или в слизи лягушек), а также антибиотики пептидной природы, о которых ещё будет немного сказано далее.
И вот не так давно (не более тридцати лет назад) обнаружилось, что кроме этих пептидов, обладающих вполне определёнными функциями, ткани живых организмов содержат довольно мощный пептидный «фон», состоящий в основном из фрагментов более крупных функциональных белков. Долгое время считалось, что это не имеет принципиального значения, и что такие пептиды — всего лишь «обломки» рабочих молекул, которые организм ещё не успел «подчистить». Однако в последнее время становится понятно, что этот «фон» играет важную роль в поддержании гомеостаза (тканевого биохимического равновесия) и регуляции множества жизненно важных процессов самого общего характера — таких как рост, дифференциация и восстановление клеток. Не исключено даже, что система биорегуляции на основе пептидов — эволюционный «предшественник» более современных эндокринной и нервной систем.
Однако давайте разбираться по порядку, и, чтобы не утратить исторической перспективы, начнём с короткой экскурсии в историю изучения пептидных веществ в нашей стране.
Историческая справка: пептидная школа в СССР
В 1959 году в Академии наук СССР был создан Институт химии природных соединений, во главе которого встал академик Михаил Михайлович Шемякин (1908–1970). Сотрудники института с самого начала были ориентированы на изучение природных биорегуляторов, таких как витамины и антибиотики. Большую работу по синтезу пептидных антибиотиков вёл молодой инициативный учёный — будущий директор института и вице-президент АН СССР Юрий Анатольевич Овчинников (1934–1988).
«Визитной карточкой» Института на долгие годы стал валиномицин — депсипептидный циклический антибиотик из бактерий Streptomyces fulvissimus, — синтез которого осуществила команда под руководством Овчинникова [2], доказав заодно ошибочность существовавших ранее представлений о структуре этого вещества (рис. 1). Валиномицин оказался ионофором, то есть веществом, селективно увеличивающим проницаемость биологической липидной мембраны для определённого типа ионов. Конформационное исследование валиномицина и его комплексов с ионами калия (а именно их он и переносит через мембрану) позволило сформулировать механизм работы антибиотика [3]. Ион металла, как в браслет, помещается в центр полости, присутствующей в циклической молекуле, и без энергетических затрат переносится через клеточную мембрану, — что и приводит к «обнулению» калиевого трансмембранного потенциала и, в конечном счёте, к гибели микроорганизма.
Рисунок 1. На лабораторном коллоквиуме в Институте химии природных соединений (1965 г.). Структуру циклического антибиотика валиномицина на доске рисует В.Т. Иванов. Депсипептиды, к которым относится и валиномицин, содержат наряду с «классическими» пептидными связями также одну или несколько сложноэфирных групп.
Блестящий пример валиномицина и других ионофоров, плюс шедшие параллельно в США исследования краун-эфиров, также способных к формированию прочных комплексов с ионами металлов, породили по всему миру каскад работ, приведших к становлению контейнерной химии, основанной на концепции «хозяин-гость» [4]. За работы в этой области Дональд Крам, Жан-Мари Лен и Чарльз Педерсен в 1987 году были удостоены Нобелевской премии по химии. Кстати, пространственная структура трансмембранного калиевого канала, полученная уже в XXI веке, показала, что механизм переноса и селективности к иону K + у этого белка принципиально такой же, как и в случае валиномицина, — только в канале координационную сферу иона образуют аминокислотные остатки из субъединиц канала-тетрамера [5], а в антибиотике это остов самой циклической молекулы-депсипептида.
За огромную работу по исследованию валиномицина и других ионофоров, результаты которой суммированы в монографии «Мембрано-активные комплексоны», Ю. А. Овчинников и В. Т. Иванов — нынешний директор Института биоорганической химии РАН (ИБХ — так сегодня называется институт, созданный Шемякиным) — были в 1987 году удостоены Ленинской премии. А в память о том романтическом периоде в биоорганической химии около входа в ИБХ красуется статуя, изображающая комплекс валиномицина с ионом калия.
«Болгарская простокваша», или как пептиды стимулируют врождённый иммунитет
Пептидные антибиотики — вещь, бесспорно, интересная, однако они по большей части вырабатываются микроорганизмами и действуют на микроорганизмы же, а значит, исследования должны были двигаться дальше — в сторону изучения пептидов животных и человека. Чтобы сделать переход к рассказу о человеческих пептидах более плавным, сначала коротко расскажем о мурамилпептидах — компонентах клеточной стенки бактерий, способных стимулировать врождённый иммунитет у человека.
В 1970-е годы в ИБХ обратился болгарский врач Иван Богданов с просьбой помочь проанализировать препарат, полученный им из продуктов ферментации кисломолочной бактерии Lactobacillus bulgaricus. Дело в том, что он хотел найти действующее начало «чудотворных» болгарских кисломолочных продуктов (в первую очередь, простокваши), якобы играющих роль в знаменитом болгарском долголетии. Роль диеты в долголетии целых народов так и остаётся не до конца доказанной, но вот препарат Богданова вызвал живой интерес, поскольку обладал существенной противоопухолевой активностью. По своему составу этот экстракт представлял собой сложную смесь веществ бактериального происхождения.
В результате исследований обнаружилось, что действующим началом препарата Богданова является элементарное звено клеточной стенки бактерий — глюкозаминил-мурамил-дипептид (ГМДП), — оказывающее на организм человека иммуностимулирующее и противоопухолевое действие. Фактически, этот элемент бактерии представляет для иммунной системы как бы «образ врага», мгновенно запускающий каскад поиска и удаления патогена из организма. Кстати, быстрый ответ — неотъемлемое свойство врождённого иммунитета, в отличие от адаптивной реакции, требующей до нескольких недель, чтобы «развернуться» полностью. На основе ГМДП был создан лекарственный препарат ликопид [6], применяющийся сейчас для широкого спектра показаний, связанных в основном с иммунодефицитами и инфекционными заражениями — сепсисом, перитонитом, синуситами, эндометритами, туберкулёзом, а также при различных видах лучевой и химеотерапии.
Новые «-омики»: пептидомика — новое направление постгеномных исследований
На этом изыскания «из жизни пептидов» не закончились — на самом деле, история с «простоквашей» и многие другие работы по веществам пептидной природы сообщили толчок для рождения новой отрасли, занимающейся систематическим изучением пептидов, содержащихся в живых клетках и тканевых жидкостях.
В начале 1980-х годов стало понятно, что роль пептидов в биологии сильно недооценена — их функции много шире, чем у всем известных нейрогормонов. Прежде всего, обнаружилось, что пептидов в цитоплазме, межклеточной жидкости и тканевых экстрактах много больше, чем считалось до того — как по массе, так и по числу разновидностей. Более того, состав пептидного «пула» (или «фона») в разных тканях и органах существенно отличается, и эти отличия сохраняются у разных особей. Число «свеженайденных» в тканях человека и животных пептидов в десятки раз превышало количество пептидов «классических» с хорошо изученными функциями. В течение какого-то времени «теневые» пептиды считались просто биохимическим «мусором», оставшимся от деградации более крупных функциональных белков и ещё не «прибранным» организмом, и лишь с начала 1990-х завеса тайны начала приподниматься.
Изучением роли пептидных «пулов» стала заниматься новая дисциплина — пептидомика, — становление которой происходило не в последнюю очередь и в ИБХ. Всем известно, что реализация генетической программы, заложенной в ДНК организмов, начинается с генóма — совокупности хромосом и генов [7]. Изучением организации и работы генома занимается специальная область на стыке молекулярной биологии и биотехнологий — генóмика. Ядро клетки, подобно командному центру, отправляет в цитоплазму послания — матричные РНК (мРНК), являющиеся «слепками» генов. Этот процесс называется транскрипцией, а совокупность всех мРНК, присутствующих в данный момент в цитоплазме и отражающих активность генома, по аналогии назвали транскриптóмом, особенности которого изучает транскриптомика. Сумма всех белковых молекул, которые синтезировали рибосомы, «прочитав» кодирующие белки мРНК, называется протеóмом, и изучает эту «белковую сферу» протеомика [8].
Эти три «-омики» являются классическими, но если вспомнить о том, что белки имеют ограниченный «срок годности», после чего расщепляются протеазами на фрагменты — то есть на пептиды! — то появляется ещё одна «-омика»: пептидомика [9]. По аналогии, её роль — изучить состав и функции белковых «пулов», существующих в разных тканях и органах, а также объяснить механизмы их образования и разрушения. Пептидóм находится на самом конце информационной цепочки: Генóм → Транскриптóм → Протеóм → Пептидóм. Пептидомика — самая молодая дисциплина из перечисленных: её возраст не превышает 30 лет, а название было предложено только в районе 2000 года. К настоящему моменту экспериментальная пептидомика позволила сформулировать три самых главных закономерности, описывающие поведение совокупности «теневых пептидов» в живых организмах.
Прежде всего, биологические ткани, жидкости и органы содержат большое число пептидов, образующих «пептидные пулы», и роль их далеко не балластная. Эти пулы образуются как из специализированных белков-предшественников, так из белков с иными, своими собственными функциями (ферментов, структурных и транспортных белков и др.).
Во-вторых, состав пептидных пулов устойчиво воспроизводится при нормальных условиях и не обнаруживает индивидуальных отличий. Это значит, что у разных особей пептидóмы мозга, сердца, лёгких, селезёнки и других органов будет примерно совпадать, но между собой эти пулы будут достоверно различаться. У разных видов (по крайней мере, среди млекопитающих) состав аналогичных пулов также весьма схож.
И, наконец, в-третьих, при развитии паталогических процессов, а также в результате стрессов (в том числе, длительного лишения сна) или применения фармакологических препаратов состав пептидных пулов меняется, и иногда довольно сильно. Это может использоваться для диагностики различных патологических состояний, — в частности, такие данные есть для болезней Ходжкина и Альцгеймера.
Точный состав пептидных пулов определить сложно, — прежде всего, потому, что число «участников» существенным образом будет зависеть от концентрации, которую считать значимой. При работе на уровне единиц и десятых долей наномоля (10 −9 М) это несколько сотен пептидов, однако при увеличении чувствительности методик до пикомолей (10 −12 М) число зашкаливает за десятки тысяч. Считать ли такие «минорные» компоненты за самостоятельных «игроков», или же принять, что они не имеют собственной биологической роли и представляют лишь биохимический «шум» — вопрос открытый.
Пептидные пулы — общая черта живых организмов?
Большинство пионерских работ по пептидомике проведены на тканях животных, и во всех случаях были выявлены пептидные пулы определённого и характерного состава — у человека, быка, крысы, мыши, свиньи, суслика, гидры, дрозофилы, саранчи. Но является ли феномен наличия пептидных пулов общим, например, для растений и прокариот? В случае простейших или бактерий выяснить ситуацию ещё предстоит, но вот для растений, видимо, уже можно дать положительный ответ. В частности, для модельного растения — мха Рhyscomitrella patens, геном которого недавно был расшифрован, — было показано, что на каждой стадии развития (у нитчатой формы, протонемы и на стадии зрелой стадии, гаметофоров) в растении присутствует большое число эндогенных пептидов — фрагментов клеточных белков, набор которых индивидуален для каждой формы растения. (Схема экспериментального анализа пептидов из мха показана на рисунке 2.)
Рисунок 2. Схема анализа пептидов мха
Даже если у прокариот не обнаружится ничего похожего, уже можно сделать вывод, что большое число многоклеточных организмов культивирует внутри себя пептидные «пулы». Но для чего они служат и как образуются?
Пептиды: «теневая» система биорегуляции
Механизм образования пептидных пулов проще всего выяснить на культурах клеток, потому что, в отличие от целых тканей и органов, в этом случае появляется уверенность, что пептиды генерируются именно этим типом клеток, а не каким-то другим (или вообще не являются артефактом выделения из тканей). Наиболее подробно в этом смысле изучены эритроциты человека [10] — клетки тем более интересные, что они лишены ядра, а, следовательно, большинство биохимических процессов в них сильно заторможено.
Установлено, что внутри эритроцитов происходит «нарезание» гемоглобиновых α- и β-цепей на серию крупных фрагментов (всего выделено 37 пептидных фрагментов α-глобина и 15 — β-глобина) и, кроме того, эритроциты выделяют в окружающую среду множество более коротких пептидов (рисунок 3). Пептидные пулы образуются и другими культурами клеток (трансформированными миеломоноцитами, клетками эритролейкемии человека и др.), т. е. продукция пептидов культурами клеток — широко распространённый феномен. В большинстве тканей 30–90% всех идентифицированных пептидов являются фрагментами гемоглобина, однако идентифицированы и другие белки, порождающие «каскады» эндогенных пептидов, — альбумин, миелин, иммуноглобулины и др. Для части «теневых» пептидов предшественников пока не найдено.
Даже беглый взгляд на перечень пептидных фрагментов гемоглобина (рис. 3) приводит к выводу, что разнообразие эндогенных пептидов значительно превосходит традиционный набор пептидных гормонов, нейромодуляторов и антибиотиков. Несмотря на множество разрозненных данных об активности отдельных компонентов пептидных пулов, ключевой вопрос о биологической роли пептидных пулов в целом оставался не решённым. Представляет ли основная масса пептидов в пулах просто нейтральные промежуточные продукты разрушения белковых субстратов на пути к аминокислотам, вновь используемым для ресинтеза белков, или эти пептиды играют самостоятельную биологическую роль?
Рисунок 3. Образование пептидов в культуре эритроцитов человека. На чёрном фоне показаны аминокислотные последовательности α- и β-глобина, а на сером — последовательности пептидов, идентифицированных как фрагменты этих белков.
Для ответа на этот вопрос было изучено действие более 300 пептидов — компонентов пептидных пулов тканей млекопитающих — на набор культур опухолевых и нормальных клеток. В результате оказалось, что более 75% этих пептидов оказывают выраженное пролиферативное или антипролиферативное действие хотя бы на одну культуру (то есть, ускоряют или замедляют деление клеток) [11]. Были обнаружены и другие виды биологической активности, более или менее пересекающиеся с активностями гормонов, парагормонов и нейротрансмиттеров. В результате ряда таких работ было сделано несколько выводов:
По-видимому, один из главных механизмов действия коротких биологических пептидов — работа через рецепторы хорошо известных пептидных нейрогормонов. Сродство «теневых» пептидов к рецепторам очень низкое — в десятки или даже тысячи раз ниже, чем у их «основных» лигандов, но нужно принимать во внимание и тот факт, что концентрация «теневых» пептидов примерно в такое же число раз выше. В результате оказываемый ими эффект может иметь ту же величину, а, учитывая широкий «биологический спектр» пептидного пула, можно сделать вывод об их важности в регуляторных процессах.
В то же время, мишени действия большинства «теневых» пептидов неизвестны. По предварительным данным, некоторые из них могут влиять на работу рецепторных каскадов и даже участвовать в «управляемой гибели» клетки — апоптозе.
Кстати, фрагменты более крупных белков, обладающие своей собственной функцией, никак не связанной с функцией «родителя», получили название криптеинов («спрятанные» белки). Криптеины сейчас довольно активно изучаются и выявляются в последовательностях «не секретных» белков в надежде обнаружить у них особые биологические (например, лекарственные) свойства.
Полифункциональный и полиспецифичный «биохимический буфер», который образует пептидный пул, «смягчая» метаболические колебания, позволяет говорить о новой, ранее неизвестной системе регуляции на основе пептидов (см. таблицу 1). Этот механизм дополняет всем известные нервную и эндокринную системы, поддерживая в организме своеобразный гомеостаз и устанавливая равновесие между ростом, дифференцировкой, восстановлением и гибелью клеток. Изменение пептидного «фона» почти наверняка обратит внимание на протекающий патологический процесс, а восстанавливающее и стимулирующее действие многих пептидных веществ, видимо, можно объяснить как раз восстановлением нарушенного равновесия.
Учитывая сказанное, можно даже высказать предположение, что пептидная биорегуляторная система является эволюционным предшественником более совершенных и современных нервной и эндокринной систем. Эффекты, оказываемые пептидным «фоном», могут проявляться уже на уровне отдельной клетки, в то время как невозможно себе представить работу нервной или эндокринной системы в одноклеточном организме.
| Свойство | Регуляторная система | ||
|---|---|---|---|
| Нервная | Эндокринная / паракринная | Тканеспецифичные пептидные пулы | |
| «Рабочее тело» | Нейротрансмиттеры | Гормоны | Пептиды — фрагменты функциональных белков |
| Предшественник | Специфический белковый предшественник | Специфический белковый предшественник | Функциональные белки |
| «Порождающий» процесс | Сайт-специфическое расщепление | Сайт-специфическое расщепление | Действие набора клеточных протеаз |
| Концентрация (нМ/г ткани) | 0,001–1.0 | 0,001–1.0 | 0,1–100 |
| Тип регуляции | Синаптическая секреция | Внеклеточная секреция | Изменение концентрации в ткани |
| Механизм действия | Связывание с рецепторами синаптической мембраны | Связывание с рецепторами клеточной мембраны | Связывание с рецепторами «родственных» гормонов |
| Константа связывания с рецептором (Kd, нМ) | 1–1000 | 0,1–10 | 100–10000 |
| Период активности | Секунды–минуты | Минуты–часы | Часы–дни |
| Биологическая роль | Передача нервного импульса | Регуляция физиологических процессов в ткани или всём организме | Поддержание тканевого гомеостаза |
Будущие приложения пептидомики
Лекарственные препараты, по существу являющиеся вариациями на тему пептидных пулов различных тканей животных, уже достаточно широко представлены на рынке (таблица 2), хотя они и не входят в число «блокбастеров», приносящих концернам максимальные барыши. Основная область их применения — состояния, связанные с дегенерацией или трансформацией клеток и тканей, а также необходимостью регенерации (заживления ран). Однако такие препараты не являются чистыми химическими веществами, а, следовательно, не удовлетворяют требованиям современной доказательной молекулярной медицины. (Дело в том, что современные фармакологические стандарты — такие как Good Clinical Practice — подразумевают проведение клинических испытаний, в которых совершенно чётко было бы доказано действие того или иного лекарственного компонента.)
| Препарат | Источник | Показание |
|---|---|---|
| Солкосерил (Швейцария) | Депротеинизированный гемодериват из телячьей крови | Заживление ран, трансплантация, ишемия |
| Актовегин (Дания) | Пептиды плазмы крови | Заживление ран, трансплантация, ишемия |
| Вирулизин (Канада) | Экстракт желчного пузыря крупного рогатого скота | Иммунодефициты, онкология |
| Тимулин (Россия) | Экстракт тимуса крупного рогатого скота | Иммунодефициты |
| Церебролизин (Австрия), Кортексин (Россия) | Экстракт головного мозга крупного рогатого скота/свиньи | Инсульт, болезнь Альцгеймера |
| Раверон (Швейцария) Простатилен (Россия) | Экстракт предстательной железы крупного рогатого скота | Простатит, аденома предстательной железы |
Одно из перспективных направлений здесь — использование упоминавшейся уже антипролиферативной активности пептидов. Так, в опытах на карциноме молочной железы мышей один из фрагментов гемоглобина (так называемый VV-геморфин-5) удваивал выживаемость животных при совместном применении со стандартным цитостатиком эпирубицином по сравнению с применением одного только эпирубицина [12] (рис. 4). Этот эксперимент даёт основания полагать, что на основе природных пептидных пулов возможно создание вспомогательных и поддерживающих препаратов для онкологической терапии.
Рисунок 4. Средняя продолжительность жизни мышей с карциномой молочной железы при интраперитонеальном введении эпирубицина и комбинированной терапии эпирубицином с VV-геморфином-5. Выживаемость во втором случае была выше в два раза.
Однако разработка и тестирование новых лекарств — чрезвычайно долгий и затратный процесс, осложняемый конкурентной борьбой фармацевтических гигантов [13]. Более близкая перспектива использования пептидных пулов — это диагностика заболеваний и прочих патологических состояний. Выше уже не раз было сказано, что пептидный состав образца сильно зависит от состояния, в котором находился организм — донор ткани. Уже есть примеры использования пептидомного подхода для выявления маркеров тех или иных заболеваний, в том числе — онкологических.
В Институте биоорганической химии разработана методика масс-спектрометрического анализа пептидного профиля образцов крови и выявлены статистически достоверные различия, по которым можно диагностировать рак яичников, колоректальный рак или сифилис (рис. 5). Масс-спектр, отражающий состав пептидного пула образца тканей, в случае больного человека будет иметь характерные отличия, по которым исследователи — а в перспективе и врачи — смогут ставить точный диагноз.
Рисунок 5. Медицинская диагностика на основе пептидного профилирования образцов крови. Сочетание масс-спектрометрических и биоинформатических методов позволяет выявить различия между пептидным составом крови больных и здоровых пациентов.
Эти примеры не оставляют сомнения, что «теневые» пептиды из тканевых пулов хранят массу практически полезной информации — от диагностики до лечения социально-значимых заболеваний.
Статья написана с использованием материалов и иллюстраций, любезно предоставленных В.Т. Ивановым. Упрощённая версия этой статьи была первоначально опубликована в журнале «Наука и жизнь» [14]; в 2011 году она заняла первое место в конкурсе научно-популярных статей «Наука — это понятно!», проводимом Советом молодых ученых РАН.