НОВЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ИЗУЧЕНИИ МЕХАНИЗМОВ И

Реклама
2015
ÖÈÒÎËÎÃÈß
Ò î ì 57, ¹ 6
ÍÎÂÛÅ ÄÎÑÒÈÆÅÍÈß Â ÈÇÓ×ÅÍÈÈ ÌÅÕÀÍÈÇÌÎÂ È ÌÈØÅÍÅÉ
ÄÅÉÑÒÂÈß Ñ-ÏÅÏÒÈÄÀ ÏÐÎÈÍÑÓËÈÍÀ
© À. Î. Øïàêîâ
Èíñòèòóò ýâîëþöèîííîé ôèçèîëîãèè è áèîõèìèè èì. È. Ì. Ñå÷åíîâà ÐÀÍ, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, 194223,
è Ñ.-Ïåòåðáóðãñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò, 199034;
ýëåêòðîííûé àäðåñ: [email protected]
À. Î. Øïàêîâ
Ñ-ïåïòèä, ïðîäóêò ïðîòåîëèçà ïðîèíñóëèíà, ÿâëÿåòñÿ øàïåðîíîì äëÿ èíñóëèíà êàê ïðè åãî õðàíåíèè â òðàíñïîðòíûõ âåçèêóëàõ b-êëåòîê ïîäæåëóäî÷íîé æåëåçû, òàê è â äàëüíåéøåì, ïîñëå åãî ñåêðåöèè â êðîâîòîê. Íàðÿäó ñ ýòèì Ñ-ïåïòèä ôóíêöèîíèðóåò êàê ýíäîãåííûé ðåãóëÿòîð ìíîæåñòâà âíóòðèêëåòî÷íûõ ýôôåêòîðíûõ áåëêîâ, âêëþ÷àÿ ôîñôîëèïàçó Ñb, ôîñôàòèäèëèíîçèòîë-3-êèíàçó, ìèòîãåíàêòèâèðóåìûå ïðîòåèíêèíàçû, íåðåöåïòîðíûå òèðîçèíêèíàçû, êîíòðîëèðóåò öÀÌÔ- è öÃÌÔ-çàâèñèìûå
êàñêàäû.  ïîñëåäíèå ãîäû èäåíòèôèöèðîâàí ñïåöèôè÷íûé äëÿ Ñ-ïåïòèäà ðåöåïòîð GPR146, êîòîðûé
îòíîñèòñÿ ê ñóïåðñåìåéñòâó ñîïðÿæåííûõ ñ G-áåëêàìè ðåöåïòîðîâ. Ñíèæåíèå óðîâíÿ Ñ-ïåïòèäà è àêòèâíîñòè åãî ñèãíàëüíûõ êàñêàäîâ â óñëîâèÿõ ñàõàðíîãî äèàáåòà ïðèâîäÿò ê øèðîêîìó ñïåêòðó îñëîæíåíèé ýòîãî çàáîëåâàíèÿ, âêëþ÷àÿ äèàáåòè÷åñêóþ íåôðîïàòèþ, êàðäèîìèîïàòèþ, àíãèîïàòèþ è íåéðîïàòèþ. Èçìåíåíèÿ ôóíêöèé Ñ-ïåïòèäà âûÿâëåíû ó ïàöèåíòîâ ñ íåäèàáåòè÷åñêîé ïàòîëîãèåé, èìåþùèõ
çàáîëåâàíèÿ ñåðäå÷íî-ñîñóäèñòîé ñèñòåìû è ïî÷å÷íóþ íåäîñòàòî÷íîñòü. Íàñòîÿùèé îáçîð ïîñâÿùåí
íàèáîëåå çíà÷èìûì ñîáûòèÿì, ïðèçîøåäøèì â òå÷åíèå ïîñëåäíèõ ëåò ïðè èçó÷åíèè ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíîé îðãàíèçàöèè ìîëåêóëû Ñ-ïåïòèäà è ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ åãî äåéñòâèÿ íà êëåòêó.
Íîâûå äîñòèæåíèÿ â èçó÷åíèè ìåõàíèçìîâ è ìèøåíåé äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà ïðîèíñóëèíà
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: C-ïåïòèä, èíñóëèí, ñàõàðíûé äèàáåò, ðåöåïòîð GPR146, ôîñôîëèïàçà Ñ,
ÃÒÔ-ñâÿçûâàþùèé áåëîê.
Ï ð è í ÿ ò û å ñ î ê ð à ù å í è ÿ: ÀÊÎ — àìèíîêèñëîòíûé îñòàòîê, ÀÊÏ — àìèíîêèñëîòíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü, ÈÔÐ-1 — èíñóëèíîïîäîáíûé ôàêòîð ðîñòà-1, CÄ — ñàõàðíûé äèàáåò, ÒÌ — òðàíñìåìáðàííûé ó÷àñòîê, ÖÏ — öèòîïëàçìàòè÷åñêàÿ ïåòëÿ, ÔËÑb — ôîñôîèíîçèòèä-ñïåöèôè÷íàÿ ôîñôîëèïàçà
Ñb, GPCR — ñîïðÿæåííûé ñ G-áåëêàìè ðåöåïòîð (G protein-coupled receptor).
Äëèòåëüíîå âðåìÿ Ñ-ïåïòèä, îáðàçóþùèéñÿ â ðåçóëüòàòå ïðîòåîëèòè÷åñêîãî ðàñùåïëåíèÿ ïðîèíñóëèíà, ðàññìàòðèâàëè êàê ïîáî÷íûé ïðîäóêò ñèíòåçà èíñóëèíà, íå
íàäåëÿÿ åãî ñîáñòâåííûìè ôóíêöèîíàëüíûìè ñâîéñòâàìè. Òàêîé ïîäõîä ê Ñ-ïåïòèäó â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè
áûë ñâÿçàí ñ òåì, ÷òî ó íåãî íå áûëî âûÿâëåíî ãèïîãëèêåìè÷åñêîé àêòèâíîñòè, êîòîðóþ ïðåäïîëàãàëè îáíàðóæèòü
ïî àíàëîãèè ñ èíñóëèíîì.  ðåçóëüòàòå èíòåðåñ ê Ñ-ïåïòèäó áûë îãðàíè÷åí åãî èñïîëüçîâàíèåì â äèàãíîñòè÷åñêèõ öåëÿõ êàê áèîìàðêåðà èíñóëèíïðîäóöèðóþùåé ôóíêöèè b-êëåòîê ïîäæåëóäî÷íîé æåëåçû.  îòëè÷èå îò èíñóëèíà, êîíöåíòðàöèÿ êîòîðîãî â êðîâè ñíèæàåòñÿ âäâîå
óæå ÷åðåç 4 ìèí ïîñëå ñåêðåöèè èç b-êëåòîê, âðåìÿ ïîëóæèçíè äëÿ Ñ-ïåïòèäà ñîñòàâëÿåò 30 ìèí, à â óñëîâèÿõ îòíîñèòåëüíîãî èíñóëèíîâîãî äåôèöèòà, õàðàêòåðíîãî äëÿ
ìÿãêèõ ôîðì ñàõàðíîãî äèàáåòà (ÑÄ) 1-ãî òèïà, ñóùåñòâåííî áîëüøå. Âñëåäñòâèå ýòîãî ìîíèòîðèíã êîíöåíòðàöèè Ñ-ïåïòèäà ïîçâîëÿåò ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ îöåíèòü
ôóíêöèîíàëüíóþ àêòèâíîñòü b-êëåòîê.
Îäíàêî â ïîñëåäíèå ãîäû ïðîèçîøëà ïåðåîöåíêà ôèçèîëîãè÷åñêîé ðîëè Ñ-ïåïòèäà, îòêðûëèñü øèðîêèå âîçìîæíîñòè äëÿ åãî ïðèìåíåíèÿ â ìåäèöèíå ïðè ëå÷åíèè
øèðîêîãî ñïåêòðà îñëîæíåíèé ÑÄ 1-ãî è 2-ãî òèïîâ, òàêèõ êàê êàðäèîìèîïàòèÿ, àíãèîïàòèÿ, íåôðîïàòèÿ, íåéðîïàòèÿ è ðåòèíîïàòèÿ. Íàèáîëüøèå óñïåõè áûëè äîñòèãíó-
òû â ïîñëåäíèå ãîäû, ÷òî ñòàëî âîçìîæíûì áëàãîäàðÿ
ðàñøèôðîâêå ñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèè ìîëåêóëû Ñ-ïåïòèäà, èäåíòèôèêàöèè åãî ðåöåïòîðà, èçó÷åíèþ ìåõàíèçìîâ âçàèìîäåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà ñ èíñóëèíîì è àìèëèíîì.
Íàñòîÿùèé îáçîð ïîñâÿùåí íàèáîëåå çíà÷èìûì îòêðûòèÿì â îáëàñòè èññëåäîâàíèÿ Ñ-ïåïòèäà, êîòîðûå áûëè ñäåëàíû â ïîñëåäíèå ãîäû, ïðîøåäøèå ñî âðåìåíè îïóáëèêîâàíèÿ äâóõ ïðåäûäóùèõ îáçîðîâ, ïîñâÿùåííûõ ôèçèîëîãè÷åñêèì è áèîõèìè÷åñêèì ýôôåêòàì Ñ-ïåïòèäà
(Øïàêîâ, Ãðàíñòðåì, 2013à, 2013á).
Ñòðóêòóðíàÿ îðãàíèçàöèÿ ìîëåêóëû
Ñ-ïåïòèäà
Ïðîòåîëèòè÷åñêîå ðàñùåïëåíèå ïðîèíñóëèíà, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî îáðàçóþòñÿ èíñóëèí è Ñ-ïåïòèä, îñóùåñòâëÿåòñÿ òðåìÿ ïåïòèäàçàìè â ïðîöåññå âåçèêóëÿðíîãî òðàíñïîðòà ïðîèíñóëèíà èç ãëàäêîãî ýíäîïëàçìàòè÷åñêîãî ðåòèêóëóìà â àïïàðàò Ãîëüäæè (Steiner et al., 2006).
Îñíîâíîé ôóíêöèåé Ñ-ïåïòèäà íà ýòàïå ñèíòåçà áèîëîãè÷åñêè àêòèâíîé ìîëåêóëû èíñóëèíà ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå ïðàâèëüíîé óêëàäêè åãî A- è B-öåïåé è èõ ñøèâêè
äèñóëüôèäíûìè ñâÿçÿìè, à òàêæå ñòàáèëèçàöèÿ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíîé ôîðìû èíñóëèíà ïðè åãî õðàíåíèè â ñåê405
406
À. Î. Øïàêîâ
Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíàÿ îðãàíèçàöèÿ ìîëåêóë C-ïåïòèäà ìëåêîïèòàþùèõ, âêëþ÷àþùèõ â ñåáÿ N-êîíöåâîé (1—12),
öåíòðàëüíûé (13—25) è Ñ-êîíöåâîé (26—31) ó÷àñòêè.
Ñïëîøíûì ÷åðíûì öâåòîì âûäåëåíà ãèáêàÿ ïåòëÿ 13—20, îáîãàùåííàÿ îñòàòêàìè ãëèöèíà è ïðîëèíà, â òî âðåìÿ êàê ñêëîííûå ê îáðàçîâàíèþ b-ñêëàäîê ó÷àñòêè âûäåëåíû ñåðûì öâåòîì. Îòìå÷åíû ôóíêöèîíàëüíî âàæíûå è íàèáîëåå êîíñåðâàòèâíûå ÀÊÎ.
ðåòîðíûõ ãðàíóëàõ b-êëåòîê. Ïîâûøåíèå óðîâíÿ ãëþêîçû â êðîâè âåäåò ê ñåêðåöèè ýêâèìîëÿðíûõ êîëè÷åñòâ èíñóëèíà è Ñ-ïåïòèäà, íî ïîñêîëüêó ïåðèîä ïîëóæèçíè
Ñ-ïåïòèäà â êðîâîòîêå áîëåå ïðîäîëæèòåëüíûé, åãî êîíöåíòðàöèÿ îêàçûâàåòñÿ ñóùåñòâåííî âûøå òàêîâîé èíñóëèíà.
Ó áîëüøèíñòâà ïîçâîíî÷íûõ æèâîòíûõ èìååòñÿ ïî
îäíîé ôîðìå ïðîèíñóëèíà è ñîîòâåòñòâåííî ïî îäíîé
ôîðìå Ñ-ïåïòèäà. Îäíàêî ó êðûñû, ìûøè è íåêîòîðûõ
ðûá èäåíòèôèöèðîâàíî ïî äâå ôîðìû ïðîèíñóëèíà è
Ñ-ïåïòèäà, õîòÿ áèîëîãè÷åñêîå çíà÷åíèå ýòîãî ôåíîìåíà
äî ñèõ ïîð íå âûÿñíåíî. Äëèíà Ñ-ïåïòèäîâ âàðüèðóåò îò
28 äî 38 àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ (ÀÊÎ), íî ó ìëåêîïèòàþùèõ îáû÷íî ñîñòàâëÿåò 31 ÀÊÎ. Ñ-ïåïòèäû, âûäåëåííûå èç ðàçëè÷íûõ ïîçâîíî÷íûõ æèâîòíûõ, âàðèàáåëüíû ïî ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðå, ÷òî îòëè÷àåò èõ îò èíñóëèíîâ, êîòîðûå â ýòîì îòíîøåíèè áîëåå êîíñåðâàòèâíû.
Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç àìèíîêèñëîòíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé (ÀÊÏ) Ñ-ïåïòèäîâ ìëåêîïèòàþùèõ ïîêàçàë, ÷òî
íàèáîëåå êîíñåðâàòèâíûìè ÿâëÿþòñÿ îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå îñòàòêè Glu3, Glu11 è Glu27 è ïîëÿðíûå îñòàòêè
Gln6 è Gln31 (íóìåðàöèÿ çäåñü è äàëåå ñîîòâåòñòâóåò
Ñ-ïåïòèäó ÷åëîâåêà) (Henriksson et al., 2005; Wang et al.,
2012).
Ñ ïîìîùüþ êîâàðèàöèîííîãî àíàëèçà ÀÊÏ ìîëåêóë
Ñ-ïåïòèäà è èíñóëèíà áûëî ïîêàçàíî, ÷òî âûñîêîêîíñåðâàòèâíûé îñòàòîê Glu3 Ñ-ïåïòèäà êîýâîëþöèîíèðóåò ñ
ãèäðîôîáíûìè è îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûìè îñòàòêàìè
A- è B-öåïåé èíñóëèíà, â ÷àñòíîñòè ñ ôóíêöèîíàëüíî
âàæíûì îñòàòêîì Glu13 B-öåïè èíñóëèíà. Ýòî îïðåäåëÿåòñÿ ó÷àñòèåì îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííîãî N-êîíöåâîãî
ñåãìåíòà Ñ-ïåïòèäà âî âçàèìîäåéñòâèè ñ ïîëîæèòåëüíî
çàðÿæåííîé ìîëåêóëîé èíñóëèíà (Wang et al., 2012). Îäíàêî êîððåëÿöèîííûé àíàëèç áîëüøèõ ìàññèâîâ ÀÊÏ ìîëåêóë Ñ-ïåïòèäà è èíñóëèíà ïîêàçûâàåò, ÷òî ýâîëþöèîííûå âçàèìîñâÿçè ìåæäó íèìè íå ñòîëü âûðàæåíû, êàê ïîëàãàëè ðàíåå, à èõ ýâîëþöèÿ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè
ïðîõîäèò íåçàâèñèìî, ÷òî ïîäòâåðæäàåò ñàìîñòîÿòåëüíóþ ðîëü Ñ-ïåïòèäà â îðãàíèçìå. Íà ýòî óêàçûâàþò ðàçëè÷èÿ ôèëîãåíåòè÷åñêèõ äðåâ äëÿ ìîëåêóë èíñóëèíà è
Ñ-ïåïòèäà, à òàêæå äàííûå ñðàâíèòåëüíîãî àíàëèçà èõ
ÀÊÏ (Landreh et al., 2014ñ). Òàê, õîòÿ ÀÊÏ èíñóëèíîâ ÷åëîâåêà è ìàêàêè-ðåçóñà èäåíòè÷íû, ïåðâè÷íûå ñòðóêòóðû
ñîîòâåòñòâóþùèõ èì Ñ-ïåïòèäîâ èìåþò âñåãî 63 % èäåíòè÷íûõ ÀÊÎ. ÀÊÏ èíñóëèíîâ äåãó Octodon degus è ìîðñêîé ñâèíêè Cavia porcellus ïðè ñðàâíåíèè ñ èíñóëèíîì
÷åëîâåêà èìåþò 62 è 67 % èäåíòè÷íûõ ÀÊÎ.  òî æå âðå-
ìÿ ñòåïåíü èäåíòè÷íîñòè ñîîòâåòñòâóþùèõ èì C-ïåïòèäîâ ïðè ñðàâíåíèè ñ Ñ-ïåïòèäîì ÷åëîâåêà ñóùåñòâåííî
âûøå è ñîñòàâëÿåò 75—79 %.  ñâîþ î÷åðåäü ñòåïåíü
èäåíòè÷íîñòè ÀÊÏ èíñóëèíà è Ñ-ïåïòèäà ìàêàêè-êðàáîåäà Macaca fascicularis ïðè ñðàâíåíèè ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ìîëåêóëàìè ÷åëîâåêà ïðèìåðíî îäèíàêîâà (97—
100 %).
Ñðàâíèòåëüíî íåäàâíî áûëè ïîëó÷åíû äîêàçàòåëüñòâà òîãî, ÷òî ìîëåêóëà Ñ-ïåïòèäà ìíîãîôóíêöèîíàëüíà è
âêëþ÷àåò â ñåáÿ íåñêîëüêî ó÷àñòêîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ
îòâåòñòâåí çà îïðåäåëåííóþ áèîëîãè÷åñêóþ àêòèâíîñòü
(Chen et al., 2002; Shafqat et al., 2006; Jornvall et al., 2010;
Keltner et al., 2010; Nerelius et al., 2010). Îäíàêî òîëüêî â
ïîñëåäíèå ãîäû áûëî îñóùåñòâëåíî êàðòèðîâàíèå ìîëåêóëû Ñ-ïåïòèäà è óñòàíîâëåíà ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà åå ôóíêöèîíàëüíûõ äîìåíîâ (Landreh et al., 2014b,
2014c, 2015). Â îáùåé ñëîæíîñòè â ìîëåêóëå Ñ-ïåïòèäà
âûäåëÿþò òðè äîìåíà — N-êîíöåâîé, öåíòðàëüíûé è
Ñ-êîíöåâîé, êîòîðûå ðàçëè÷àþòñÿ ïî ñòðóêòóðå è ôóíêöèÿì (ðèñ. 1).
Ó ìëåêîïèòàþùèõ îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûé N-êîíöåâîé ó÷àñòîê 1—12 îòâå÷àåò çà îëèãîìåðèçàöèþ Ñ-ïåïòèäà, êîòîðûé, êàê è èíñóëèí, îáðàçóåò ãåêñàìåðíûå êîìïëåêñû, à òàêæå çà âçàèìîäåéñòâèå ñ ìîëåêóëîé èíñóëèíà, ïðè÷åì â îáîèõ ñëó÷àÿõ îñíîâíóþ ðîëü èãðàþò
îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå îñòàòêè Glu3 è Glu11 (Nerelius
et al., 2010). Âçàèìîäåéñòâèå N-êîíöåâîãî ó÷àñòêà Ñ-ïåïòèäà ñ èíñóëèíîì îáåñïå÷èâàåò ïðàâèëüíîå ñâîðà÷èâàíèå
ìîëåêóëû èíñóëèíà è åå ñîõðàíåíèå â áèîëîãè÷åñêè àêòèâíîé ôîðìå â ñåêðåòîðíûõ ãðàíóëàõ b-êëåòîê (Chen
et al., 2002; Min et al., 2004; Nerelius et al., 2010). Âçàèìîäåéñòâèå Ñ-ïåïòèäà ñ èíñóëèíîì ïðèâîäèò ê äèññîöèàöèè îëèãîìåðíûõ êîìïëåêñîâ èíñóëèíà è ïðåïÿòñòâóåò
àãðåãàöèè îáðàçóþùèõñÿ â ðåçóëüòàòå ýòîãî ìîíîìåðíûõ
ôîðì, ÷òî ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ìåõàíèçìîâ êîíòðîëÿ áèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòè èíñóëèíà â ïðîöåññå åãî ñåêðåöèè
è äàëüíåéøåé öèðêóëÿöèè â êðîâîòîêå (Shafqat et al.,
2006; Nerelius et al., 2010). Â ýòîì îòíîøåíèè Ñ-ïåïòèä
ìîæíî ðàññìàòðèâàòü, êàê øàïåðîí è êî-àêòèâàòîð ìîëåêóëû èíñóëèíà. Àíàëèç âòîðè÷íîé ñòðóêòóðû N-êîíöåâîãî ó÷àñòêà ïîêàçûâàåò, ÷òî â íåì èìåþòñÿ äâà ñòðóêòóðíûõ ìîäóëÿ — íåóïîðÿäî÷åííûé ñåãìåíò 1—8 ñ îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûì ìîòèâîì Glu-Ala-Glu-Asp1—4 è
êîðîòêàÿ b-ñêëàä÷àòàÿ ñòðóêòóðà 9—12 (Landreh et al.,
2014c).
Öåíòðàëüíûé ó÷àñòîê Ñ-ïåïòèäà, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ
ïîñëåäîâàòåëüíîñòü 13—25, îáîãàùåí îñòàòêàìè ãëèöèíà
Íîâûå äîñòèæåíèÿ â èçó÷åíèè ìåõàíèçìîâ è ìèøåíåé äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà ïðîèíñóëèíà
è ïðîëèíà, êîòîðûå êîíñåðâàòèâíû ñðåäè Ñ-ïåïòèäîâ
ìëåêîïèòàþùèõ è îáðàçóþò ïîäâèæíóþ ïåòëþ, ÿâëÿþùóþñÿ ñïåéñåðîì ìåæäó N- è C-êîíöåâûìè ó÷àñòêàìè
(Landreh et al., 2014ñ, 2015). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â
Ñ-ïåïòèäàõ äðóãèõ ïîçâîíî÷íûõ æèâîòíûõ òàêàÿ ïåòëÿ
îòñóòñòâóåò.  ìîëåêóëå ïðîèíñóëèíà ôóíêöèÿ öåíòðàëüíîãî ó÷àñòêà ñîñòîèò â ôîðìèðîâàíèè òàêîé åãî ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò ýôôåêòèâíîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ïîëèïåïòèäíûìè öåïÿìè,
ñîîòâåòñòâóþùèìè èíñóëèíó è Ñ-ïåïòèäó (Yang et al.,
2010).  äàëüíåéøåì ôóíêöèè ýòîãî ó÷àñòêà ñîñòîÿò â
ñòàáèëèçàöèè îëèãîìåðíûõ êîìïëåêñîâ Ñ-ïåïòèäà è â
îáåñïå÷åíèè ýôôåêòèâíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ åãî N- è
C-êîíöåâûõ ó÷àñòêîâ ñ èõ ìèøåíÿìè (Jornvall et al.,
2010). Ïîêàçàíî òàêæå, ÷òî ïîäâèæíàÿ ïåòëÿ, ëîêàëèçîâàííàÿ â öåíòðàëüíîì ó÷àñòêå Ñ-ïåïòèäà, îòâåòñòâåííà çà
åãî âçàèìîäåéñòâèå ñ ïîâåðõíîñòüþ ìåìáðàíû (Unnerstale, Maler, 2012). Ïðè ýòîì ïîâûøàåòñÿ äîëÿ b-ñêëàä÷àòûõ
ñòðóêòóð, ÷òî ìîæåò óêàçûâàòü íà ôîðìèðîâàíèå â óñëîâèÿõ àññîöèàöèè ñ ëèïèäíîé ïîâåðõíîñòüþ ìåìáðàíû
øïèëüêîîáðàçíîé ñòðóêòóðû, âêëþ÷àþùåé â ñåáÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü 9—26.  ïîëüçó òàêîãî ïðåäïîëîæåíèÿ
ñâèäåòåëüñòâóåò òîò ôàêò, ÷òî â ìîëåêóëå Ñ-ïåïòèäà ëàòèìåðèè Latimeria menadoensis øïèëüêîîáðàçíàÿ ñòðóêòóðà ïðèñóòñòâóåò èçíà÷àëüíî, áóäó÷è ñòàáèëèçèðîâàíà
âíóòðèìîëåêóëÿðíîé äèñóëüôèäíîé ñâÿçüþ Cys11-Cys16
(Landreh et al., 2014ñ).
Íàèáîëåå èíòåðåñíûì ñ òî÷êè çðåíèÿ ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè ÿâëÿåòñÿ Ñ-êîíöåâîé ó÷àñòîê 26—31
Ñ-ïåïòèäà, êîòîðûé îòâå÷àåò çà âçàèìîäåéñòâèå ñî ñïåöèôè÷íûì ê Ñ-ïåïòèäó ðåöåïòîðîì è çà ðåãóëÿöèþ âíóòðèêëåòî÷íûõ ñèãíàëüíûõ êàñêàäîâ (Ohtomo et al., 1998;
Nordquist et al., 2007; Hach et al., 2008; Landreh et al.,
2014ñ). Ýòîò ó÷àñòîê ñîäåðæèò âûñîêîêîíñåðâàòèâíûå
îñòàòêè Leu26, Glu27 è Gln31, îáðàçóþùèå LEXXXQ-ìîòèâ
ñ âûñîêîóïîðÿäî÷åííîé ñòðóêòóðîé (Munte et al., 2005;
Landreh et al., 2014ñ). Âàæíåéøèì äîêàçàòåëüñòâîì òîãî,
÷òî Ñ-êîíöåâîé ó÷àñòîê âêëþ÷àåò â ñåáÿ ìîëåêóëÿðíûå
äåòåðìèíàíòû, îòâåòñòâåííûå çà âçàèìîäåéñòâèå ñ ðåöåïòîðîì, à òàêæå çà îñíîâíûå ôèçèîëîãè÷åñêèå è áèîõèìè÷åñêèå ýôôåêòû Ñ-ïåïòèäà, ÿâëÿåòñÿ ñïåöèôè÷åñêàÿ áèîëîãè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü, ïðèñóùàÿ ïåíòàïåïòèäó 27—31 è
ãåêñàïåïòèäó 26—31, â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ñîâïàäàþùàÿ ñ òàêîâîé ïîëíîðàçìåðíîé ìîëåêóëû Ñ-ïåïòèäà (Ohtomo et al., 1998; Nordquist et al., 2007; Hach et al., 2008;
Keltner et al., 2010). Ïîêàçàíî, ÷òî ïåíòàïåïòèäû 27—31
êðûñû (EVARQ) è ÷åëîâåêà (EGSLQ) ïî êîíêóðåíòíîìó
ìåõàíèçìó èíãèáèðóþò ñïåöèôè÷åñêîå ñâÿçûâàíèå ïîëíîðàçìåðíîãî Ñ-ïåïòèäà ñ ìåìáðàííûìè ðåöåïòîðàìè, è
êëþ÷åâóþ ðîëü çäåñü èãðàåò îñòàòîê Glu27, çàìåíà êîòîðîãî áëîêèðóåò òàêîå ñâÿçûâàíèå (Pramanik et al., 2001).
Âçàèìîäåéñòâèå Ñ-ïåïòèäà ñ èíñóëèíîì
è àìèëèíîì
Êàê îòìå÷àëîñü âûøå, îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûé
N-êîíöåâîé ó÷àñòîê Ñ-ïåïòèäà âîâëå÷åí â ñïåöèôè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ñ ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîé ìîëåêóëîé èíñóëèíà, âûçûâàÿ äåçàãðåãàöèþ îëèãîìåðíûõ
êîìïëåêñîâ èíñóëèíà, ÷òî âåäåò ê ñäâèãó ðàâíîâåñèÿ â
ñòîðîíó åãî ìîíîìåðíûõ ôîðì, îáëàäàþùèõ ãèïîãëèêåìè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ (Shafqat et al., 2006; Nerelius et al.,
2010). Òàêèì îáðàçîì, Ñ-ïåïòèä ðåãóëèðóåò ñïîñîáíîñòü
èíñóëèíà ñíèæàòü óðîâåíü ãëþêîçû â êðîâè.
407
Ñïîñîáíîñòü Ñ-ïåïòèäà ñïåöèôè÷íî âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ èíñóëèíîì òàêæå èãðàåò êëþ÷åâóþ ðîëü â ïðîöåññå õðàíåíèÿ ãîðìîíà â ãðàíóëàõ b-êëåòîê è â ñîõðàíåíèè
áèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòè èíñóëèíà â ïðîöåññå åãî ñåêðåöèè â êðîâîòîê. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè çíà÷åíèÿõ
pH îêîëî 5, íåñêîëüêî íèæå èçîýëåêòðè÷åñêîé òî÷êè èíñóëèíà, çàðÿä ìîëåêóëû èíñóëèíà ñîñòàâëÿåò +2, â òî
âðåìÿ êàê çàðÿä ìîëåêóëû Ñ-ïåïòèäà â ýòîì ñëó÷àå ðàâåí
–4. Òàêèå çíà÷åíèÿ pH õàðàêòåðíû äëÿ èíñóëèíñîäåðæàùèõ ñåêðåòîðíûõ ãðàíóë.  òàêèõ óñëîâèÿõ âçàèìîäåéñòâèå îäíîé ìîëåêóëû Ñ-ïåïòèäà ñ äâóìÿ ìîëåêóëàìè èíñóëèíà âûçûâàåò íåéòðàëèçàöèþ èõ çàðÿäà è ïðèâîäèò ê
ïðåöèïèòàöèè îáðàçóþùèõñÿ òðîéíûõ êîìïëåêñîâ (Landreh et al., 2012, 2013). Ñî ñòîðîíû èíñóëèíà â ýòîì âçàèìîäåéñòâèè ó÷àñòâóþò ëîêàëèçîâàííûå â B-öåïè îñòàòêè
Arg22 è Lys29, â òî âðåìÿ êàê â Ñ-ïåïòèäå â íåãî âîâëå÷åíû
âûñîêîêîíñåðâàòèâíûå îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå ÀÊÎ, â
ïåðâóþ î÷åðåäü Glu3, Glu11 è Glu27. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî
â ñåêðåòîðíûõ ãðàíóëàõ áûëè òàêæå îáíàðóæåíû êîïðåöèïèòàòû èíñóëèíà è Ñ-ïåïòèäà â ñîîòíîøåíèè 7 : 1, ÷òî,
êàê ìîæíî ïîëàãàòü, ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì âçàèìîäåéñòâèÿ îäíîé ìîëåêóëû Ñ-ïåïòèäà ñ ìîíîìåðíîé è ãåêñàìåðíîé ôîðìàìè èíñóëèíà. Õîðîøî èçâåñòíî, ÷òî äðóãèì
ìåõàíèçìîì, îáåñïå÷èâàþùèì ïðåöèïèòàöèþ èíñóëèíà
â ãðàíóëàõ b-êëåòîê, ÿâëÿåòñÿ îáðàçîâàíèå ãåêñàìåðíûõ
èíñóëèíîâûõ êîìïëåêñîâ, ñòàáèëèçèðîâàííûõ êàòèîíàìè
öèíêà (Dunn, 2005). Îäíàêî ýòè êîìïëåêñû îáðàçóþòñÿ
ïðè çíà÷åíèÿõ pH, ïðåâûøàþùèõ èçîýëåêòðè÷åñêóþ òî÷êó èíñóëèíà, êîòîðûå òàêæå ðåãèñòðèðóþòñÿ â ñåêðåòîðíûõ ãðàíóëàõ. Íà îñíîâàíèè ýòîãî áûëî âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî âçàèìîäåéñòâèå èíñóëèíà ñ Ñ-ïåïòèäîì è êîìïëåêñîîáðàçîâàíèå ñ êàòèîíàìè öèíêà — ýòî
äâà ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìà, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò
òîíêîå ðàâíîâåñèå ìåæäó ïðåöèïèòàòàìè è ðàñòâîðèìûìè ôîðìàìè èíñóëèíà ïðè êîëåáàíèÿõ çíà÷åíèé pH â
ñåêðåòîðíûõ ãðàíóëàõ âáëèçè èçîýëåêòðè÷åñêîé òî÷êè
èíñóëèíà, à òàêæå â óñëîâèÿõ èçìåíåíèÿ êèñëîòíîñòè
ñðåäû â ïðîöåññå ñåêðåöèè èíñóëèíà â êðîâîòîê (Landreh
et al., 2012). Â îòñóòñòâèå Ñ-ïåïòèäà è êàòèîíîâ öèíêà
ñèíòåçèðîâàííûé de novo èíñóëèí áûñòðî àãðåãèðóåò ñ
îáðàçîâàíèåì àìèëîèäîïîäîáíûõ ôèáðèëë, ÷åìó ñïîñîáñòâóþò âûñîêàÿ êîíöåíòðàöèÿ ãîðìîíà â ãðàíóëàõ è íèçêèå çíà÷åíèÿ pH, áëèçêèå åãî èçîýëåêòðè÷åñêîé òî÷êå,
÷òî â êîíå÷íîì èòîãå ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ èëè ïîëíîé
ïîòåðå àêòèâíîñòè èíñóëèíà (Brange et al., 1997; Huang
et al., 2005).
 ïðîöåññå ñåêðåöèè ïðîèñõîäèò ïåðåõîä èíñóëèíà â
ðàñòâîðèìóþ ôîðìó, íî êîìïëåêñ ñ Ñ-ïåïòèäîì ïðè ýòîì
ñîõðàíÿåòñÿ, õîòÿ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ðåîðãàíèçóåòñÿ. Ñ-ïåïòèä ïðîäîëæàåò âûïîëíÿòü ôóíêöèþ øàïåðîíà,
ïðåïÿòñòâóÿ àãðåãàöèè èíñóëèíà â êðîâîòîêå è ïîääåðæèâàÿ êîíöåíòðàöèþ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíîãî ãîðìîíà íà
íåîáõîäèìîì óðîâíå. Ýòèì îáúÿñíÿåòñÿ òîò ôàêò, ÷òî ñîâìåñòíîå ïîäêîæíîå âåäåíèå êðûñàì Ñ-ïåïòèäà è èíñóëèíà çíà÷èòåëüíî ïîâûøàåò ñêîðîñòü óòèëèçàöèè ãëþêîçû, à òàêæå óñèëèâàåò íåêîòîðûå ðåãóëÿòîðíûå ýôôåêòû
èíñóëèíà íà âíóòðèêëåòî÷íûå ìèøåíè â ïå÷åíè. Òàê, â
ñðàâíåíèè ñ èíúåêöèåé òîëüêî îäíîãî èíñóëèíà ïðè åãî
ñîâìåñòíîì ââåäåíèè ñ Ñ-ïåïòèäîì ñòèìóëèðóþùèé ýôôåêò ãîðìîíà íà àêòèâíîñòü Akt-êèíàçû, îñíîâíîé ìèøåíè äåéñòâèÿ èíñóëèíà, ïîâûøàëñÿ íà 35 %, à ñòåïåíü
ôîñôîðèëèðîâàíèÿ íèæåëåæàùåãî ôåðìåíòà, êèíàçû-3
ãëèêîãåíñèíòåòàçû, âîçðàñòàëà íà 50 % (Kubota et al.,
2014). Ýòè äàííûå óêàçûâàþò íà òî, ÷òî ñîâìåñòíîå èñïîëüçîâàíèå Ñ-ïåïòèäà ñ èíúåêöèîííûìè ôîðìàìè èíñó-
408
À. Î. Øïàêîâ
ëèíà ìîæåò ñóùåñòâåííî ïîâûñèòü ýôôåêòèâíîñòü èíñóëèíîâîé òåðàïèè, à òàêæå ñíèçèòü äîçû èíñóëèíà, íåîáõîäèìûå äëÿ àäåêâàòíîãî ãëèêåìè÷åñêîãî êîíòðîëÿ,
èçáåæàâ, òàêèì îáðàçîì, êðàéíå íåáëàãîïðèÿòíûõ äëÿ
çäîðîâüÿ ïàöèåíòîâ ãèïîãëèêåìè÷åñêèõ êðèçîâ.
Íåñìîòðÿ íà òî ÷òî N-êîíöåâûå ó÷àñòêè Ñ-ïåïòèäà ó
ïòèö, ðåïòèëèé è çåìíîâîäíûõ ñòðóêòóðíî áëèçêè òàêîâûì ó ìëåêîïèòàþùèõ, èõ îòðèöàòåëüíûé çàðÿä è êîíñåðâàòèâíîñòü ÀÊÏ ñóùåñòâåííî íèæå, ÷òî äîëæíî ïðèâîäèòü ê îñëàáëåíèþ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ èíñóëèíîì. Âîçìîæíî, ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ó ïðåäñòàâèòåëåé ýòèõ
òàêñîíîâ ôóíêöèÿ èíñóëèíà êàê ðåãóëÿòîðà ãëþêîçíîãî
ãîìåîñòàçà âûðàæåíà â ìåíüøåé ñòåïåíè, ÷åì ó ìëåêîïèòàþùèõ.  ïîëüçó ýòîãî ñâèäåòåëüñòâóþò äàííûå î áîëåå
íèçêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè òêàíåé ïòèö è çåìíîâîäíûõ ê
èíñóëèíó (Dupont et al., 2009; Petersen, Gleeson, 2011).
 åùå áîëüøåé ñòåïåíè N-êîíöåâûå ó÷àñòêè Ñ-ïåïòèäà
èçìåíåíû ó ðûá, ÷òî ñâÿçàíî êàê ñ âàðèàáåëüíîñòüþ íàèáîëåå êîíñåðâàòèâíîãî ïîëîæåíèÿ 3, â êîòîðîì ñ îäèíàêîâîé ÷àñòîòîé âñòðå÷àþòñÿ îñòàòêè Glu è Asp, òàê è ñ îòñóòñòâèåì îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííîãî îñòàòêà â ïîëîæåíèè 11. Òàêèå ñòðóêòóðíûå èçìåíåíèÿ äîëæíû íåèçáåæíî
âåñòè ê îñëàáëåíèþ èëè îòñóòñòâèþ âçàèìîäåéñòâèÿ
Ñ-ïåïòèäà ðûá ñ ìîëåêóëîé èíñóëèíà, îñëàáëÿÿ ñïîñîáíîñòü ïîñëåäíåãî âëèÿòü íà ãëþêîçíûé ãîìåîñòàç. Ñ ýòèì
ñîãëàñóåòñÿ òîò ôàêò, ÷òî èíñóëèí ó ðûá ñðàâíèòåëüíî
ñëàáî âëèÿåò íà óðîâåíü ãëþêîçû, à ôóíêöèè ðåãóëÿòîðà
ãëèêåìèè â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè âûïîëíÿåò èíñóëèíîïîäîáíûé ôàêòîð ðîñòà-1 (ÈÔÐ-1), ñòðóêòóðíûé ãîìîëîã
ïðîèíñóëèíà (Drakenberg et al., 1997; Polakof et al., 2010).
Ñëåäóåò òàêæå îòìåòèòü, ÷òî ó ðûá ýâîëþöèÿ èíñóëèíîâ
è Ñ-ïåïòèäîâ ïðîòåêàåò íåçàâèñèìî, ÷òî ïðèíöèïèàëüíî
îòëè÷àåò ýòè ïîëèïåïòèäû îò òàêîâûõ ó ìëåêîïèòàþùèõ,
ãäå èìåþòñÿ òåñíûå êî-ýâîëþöèîííûå âçàèìîñâÿçè ìåæäó N-êîíöåâûì ó÷àñòêîì Ñ-ïåïòèäà è B-öåïüþ ìîëåêóëû
èíñóëèíà (Wang et al., 2012; Landreh et al., 2014ñ).
Äðóãèì ïàðòíåðîì Ñ-ïåïòèäà ÿâëÿåòñÿ îñòðîâêîâûé
àìèëîèäíûé ïîëèïåïòèä (àìèëèí), êîòîðûé ñåêðåòèðóåòñÿ b-êëåòêàìè â ñîîòíîøåíèè 100 : 1 ñ èíñóëèíîì è
Ñ-ïåïòèäîì. Áóäó÷è ñèíòåçèðîâàí â b-êëåòêàõ, àìèëèí â
ñåêðåòîðíûõ ãðàíóëàõ âçàèìîäåéñòâóåò ñ èíñóëèíîì è
îáðàçóåò ñ íèì ãåòåðîäèìåðíûå êîìïëåêñû, ÷òî áûëî ïîêàçàíî ñ ïîìîùüþ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ìåòîäîâ, âêëþ÷àÿ
ìàññ-ñïåêòðîìåòðèþ.  òîì ñëó÷àå, êîãäà âçàèìîäåéñòâèå ñ èíñóëèíîì ïî êàêèì-òî ïðè÷èíàì íàðóøàåòñÿ, ìîëåêóëû àìèëèíà âçàèìîäåéñòâóþò ìåæäó ñîáîé ñ îáðàçîâàíèåì âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ îëèãîìåðíûõ êîìïëåêñîâ è
àìèëîèä-ïîäîáíûõ ñòðóêòóð, ÷òî â êîíå÷íîì èòîãå ïðèâîäèò ê ãèáåëè b-êëåòîê è ðàçâèòèþ ÑÄ 2-ãî òèïà (Nedumpully-Govindan, Ding, 2015). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî
àìèëèí íå òîëüêî öèðêóëèðóåò â ïåðèôåðè÷åñêîì êðîâîòîêå, íî è ïðîíèêàåò â ìîçã, ñòðóêòóðíî ñõîäåí ñ b-àìèëîèäíûì ïåïòèäîì è ñïîñîáåí îáðàçîâûâàòü ñ íèì ãåòåðîäèìåðíûå êîìïëåêñû (Yan et al., 2014).
 2014 ã. áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûé àìèëèí ñïîñîáåí îáðàçîâûâàòü äèìåðíûé êîìïëåêñ
ñ Ñ-ïåïòèäîì (Landreh et al., 2014a). Ýòîò êîìïëåêñ ìåíåå
ïðî÷íûé, ÷åì ìåæäó àìèëèíîì è èíñóëèíîì, è ëåã÷å äèññîöèèðóåò. Ðàçëè÷èÿ â óñòîé÷èâîñòè êîìïëåêñîâ ñâÿçàíû
ñ ðàçëè÷èÿìè â ìåõàíèçìàõ èõ ôîðìèðîâàíèÿ. Êëþ÷åâóþ
ðîëü â ñòàáèëèçàöèè êîìïëåêñà àìèëèíà ñ Ñ-ïåïòèäîì
èãðàþò ñðàâíèòåëüíî ñëàáûå ãèäðîôîáíûå âçàèìîäåéñòâèÿ, â òî âðåìÿ êàê áîëåå ñèëüíûå èîííûå âçàèìîäåéñòâèÿ â ýòîì ïðîöåññå íå ó÷àñòâóþò. Áîëåå òîãî, çàìåíû âûñîêîêîíñåðâàòèâíûõ îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûõ îñòàòêîâ
ãëóòàìèíîâîé êèñëîòû íà íåéòðàëüíûå àëàíèíû, ñíèæàþùèå îòðèöàòåëüíûé çàðÿä Ñ-ïåïòèäà, ïàðàäîêñàëüíûì
îáðàçîì ïîâûøàëè ñòàáèëüíîñòü åãî êîìïëåêñà ñ àìèëèíîì (Landreh et al., 2014a). Ïîêàçàíî òàêæå, ÷òî â ñèñòåìå
èíñóëèí—Ñ-ïåïòèä—àìèëèí ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ ãåòåðîòðèìåðíûå êîìïëåêñû, âêëþ÷àþùèå â ñåáÿ âñå ýòè
ïåïòèäíûå ìîëåêóëû. Ïðè÷èíà ýòîãî ñîñòîèò â òîì, ÷òî
ìîëåêóëÿðíûå äåòåðìèíàíòû, îòâåòñòâåííûå çà ôîðìèðîâàíèå êîìïëåêñîâ Ñ-ïåïòèäà è àìèëèíà ñ èíñóëèíîì è
êîìïëåêñà ìåæäó Ñ-ïåïòèäîì è àìèëèíîì, ðàçëè÷àþòñÿ.
Îäíàêî ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî ðàâíîâåñèå ñèëüíî ñìåùåíî â
ñòîðîíó êîìïëåêñîâ Ñ-ïåïòèä-èíñóëèí è àìèëèí-èíñóëèí, äîëÿ òàêèõ ãåòåðîòðèìåðíûõ êîìïëåêñîâ êðàéíå
íèçêà è áîëüøîãî ôèçèîëîãè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ îíè, âåðîÿòíî, íå èìåþò.
Íåëüçÿ èñêëþ÷èòü, ÷òî Ñ-ïåïòèä ñïîñîáåí ê îáðàçîâàíèþ êîìïëåêñà ñ b-àìèëîèäíûì ïåïòèäîì, ïîñêîëüêó
ïîñëåäíèé âçàèìîäåéñòâóåò ñ àìèëèíîì è èíñóëèíîì
(Gladytz et al., 2015). Êàê èçâåñòíî, àãðåãàöèÿ ìîëåêóë
b-àìèëîèäíîãî ïåïòèäà âåäåò ê ôîðìèðîâàíèþ àìèëîèäîïîäîáíûõ ôèáðèëë â ÖÍÑ, ÷òî ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ïåðâîïðè÷èí áîëåçíè Àëüöãåéìåðà.  ýòîì îòíîøåíèè ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ëå÷åíèå Ñ-ïåïòèäîì ýêñïåðèìåíòàëüíûõ æèâîòíûõ ñ ÑÄ 1-ãî òèïà, èìåþùèõ äåôèöèò
èíñóëèíà è Ñ-ïåïòèäà, ïðèâîäèò ê óëó÷øåíèþ ó íèõ êîãíèòèâíûõ ôóíêöèé è ïðåäóïðåæäàåò ðàçâèòèå íåéðîäåãåíåðàòèâíûõ çàáîëåâàíèé (Sima et al., 2001, 2009). Âîçìîæíî, ýòî îáóñëîâëåíî âîñïîëíåíèåì äåôèöèòà Ñ-ïåïòèäà è îáðàçîâàíèåì åãî êîìïëåêñîâ ñ b-àìèëîèäíûì
ïåïòèäîì, ÷òî ïðåäîòâðàùàåò îáðàçîâàíèå àìèëîèäíûõ
áëÿøåê è ïðåïÿòñòâóåò ðàçâèòèþ íåéðîäåãåíåðàòèâíûõ
ïðîöåññîâ â ìîçãå.
Èäåíòèôèêàöèÿ ðåöåïòîðà Ñ-ïåïòèäà
Äëèòåëüíîå âðåìÿ îäíèì èç íàèáîëåå îñòðûõ âîïðîñîâ â èçó÷åíèè ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ äåéñòâèÿ
C-ïåïòèäà áûëà èäåíòèôèêàöèÿ åãî ðåöåïòîðà. Âûñêàçûâàëèñü ïðåäïîëîæåíèÿ î òîì, ÷òî ýòîò ðåöåïòîð îòíîñèòñÿ ê ñóïåðñåìåéñòâó ñîïðÿæåííûõ ñ G-áåëêàìè ðåöåïòîðîâ (GPCR, G protein-coupled receptor), 7 ðàç ïðîíèçûâàþùèõ ïëàçìàòè÷åñêóþ ìåìáðàíó. Ïðåäïîëàãàëîñü òàêæå,
÷òî ýòîò ðåöåïòîð ôóíêöèîíàëüíî ñîïðÿæåí ñ G-áåëêàìè
èíãèáèðóþùåãî òèïà (Gi/o-áåëêàìè). Ýòî ïðåäïîëîæåíèå
áàçèðîâàëîñü íà òîì, ÷òî îáðàáîòêà êîêëþøíûì òîêñèíîì (ÊÒ), êîòîðûé èíàêòèâèðóåò Gi/o-áåëêè, ïîäàâëÿëà ñòèìóëèðóþùèå ýôôåêòû ïîëíîðàçìåðíîãî Ñ-ïåïòèäà
è åãî Ñ-êîíöåâîãî ïåíòàïåïòèäà íà àêòèâíîñòü Na+/K+ÀÒÔàçû, ýíäîòåëèàëüíîé NO-ñèíòàçû è ìèòîãåíàêòèâèðóåìûõ ïðîòåèíêèíàç ERK1/2, ÿâëÿþùèõñÿ ìèøåíÿìè èõ
äåéñòâèÿ (Kitamura et al., 2001, 2003; Tsimaratos et al.,
2003; Wallerath et al., 2003). Íàðÿäó ñ ýòèì áûëî ïîêàçàíî,
÷òî Ñ-ïåïòèä ñòèìóëèðóåò àêòèâíîñòü ôîñôîèíîçèòèäñïåöèôè÷íîé ôîñôîëèïàçû Ñb (ÔËÑb), ïîâûøàåò âíóòðèêëåòî÷íóþ êîíöåíòðàöèþ Ca2+ è çàïóñêàåò êàëüöèéçàâèñèìûå ñèãíàëüíûå êàñêàäû (Wahren et al., 2012). Êàê
èçâåñòíî, ÔËÑb ñòèìóëèðóåòñÿ ëèáî bg-äèìåðîì, êîòîðûé ãåíåðèðóåòñÿ â îñíîâíîì èç Gi/o-áåëêîâ, ëèáî
aq/11-ñóáúåäèíèöàìè G-áåëêîâ q/11-ñåìåéñòâà (Waldo
et al., 2010). Ïîñêîëüêó Gq/11-áåëêè íå÷óâñòâèòåëüíû ê
ÊÒ, îñíîâíûìè êàíäèäàòàìè äëÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ðåöåïòîðîì Ñ-ïåïòèäà ÿâëÿþòñÿ Gi/o-áåëêè. Íåîáõîäèìî,
îäíàêî, îòìåòèòü, ÷òî Ñ-ïåïòèä íå âëèÿåò íà àêòèâíîñòü
ôåðìåíòà àäåíèëàòöèêëàçû, êîòîðàÿ èíãèáèðóåòñÿ ÷åðåç
Íîâûå äîñòèæåíèÿ â èçó÷åíèè ìåõàíèçìîâ è ìèøåíåé äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà ïðîèíñóëèíà
409
Ðèñ. 2. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç àìèíîêèñëîòíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ðåöåïòîðîâ GPR146 ÷åëîâåêà è äðóãèõ îðãàíèçìîâ.
1 — ÷åëîâåê (NP_612454.1), 2 — ìàêàêà-êðàáîåä Macaca fascicularis (NP_001271990.1), 3 — òðèíàäöàòèïîëîñûé ñóñëèê Ictidomys tridecemlineatus
(XP_005339889.1), 4 — êîøêà Felis catus (XP_006941913.1), 5 — êðûñà Rattus norvegicus (NP_001102532.1), 6 — óòêîíîñ Ornithorhynchus anatinus
(XP_003430574.1), 7 — ëÿãóøêà Xenopus laevis (sp|Q6p7G9.1). NÊÄ — âíåêëåòî÷íûé N-êîíöåâîé äîìåí, ÒÌ1—ÒÌ7 — òðàíñìåáðàííûå ó÷àñòêè
1—7, ÖÏ1—ÖÏ3 — öèòîïëàçìàòè÷åñêèå ïåòëè 1—3, ÂÏ1—ÂÏ3 — âíåêëåòî÷íûå ïåòëè 1—3, ÑÊÄ — âíóòðèêëåòî÷íûé Ñ-êîíöåâîé äîìåí. Æèðíûì
øðèôòîì îáîçíà÷åíû ãèäðîôîáíûå òðàíñìåìáðàííûå ó÷àñòêè. * — èäåíòè÷íûå ÀÊÎ, + — ýêâèôóíêöèîíàëüíûå ÀÊÎ.
410
À. Î. Øïàêîâ
ïîñðåäñòâî ñîïðÿæåííûõ ñ Gi/o-áåëêàìè ðåöåïòîðîâ è ÿâëÿåòñÿ èõ îñíîâíûì âíóòðèêëåòî÷íûì ýôôåêòîðîì (Kitamura et al., 2002).
 ñåðåäèíå 2013 ã. ñ ïîìîùüþ íîâîãî ïîäõîäà, îñíîâàííîãî íà èñïîëüçîâàíèè äåäóêòèâíîãî ìåòîäà îöåíêè
ñîîòâåòñòâèÿ ìîëåêóë ëèãàíäà è ðåöåïòîðà (Deductive Ligand-Receptor Matching), óäàëîñü èäåíòèôèöèðîâàòü ðåöåïòîð GPR146, êîòîðûé âîâëå÷åí â ðåàëèçàöèþ ðåãóëÿòîðíûõ ýôôåêòîâ Ñ-ïåïòèäà è îòíîñèòñÿ ê ñóïåðñåìåéñòâó GPCR (Yosten et al., 2013). Ïîëó÷åíû äîêàçàòåëüñòâà
òîãî, ÷òî ðåöåïòîð GPR146 ñ âûñîêîé âåðîÿòíîñòüþ ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê ñïåöèôè÷íûé ðåöåïòîð äëÿ
Ñ-ïåïòèäà. Âî-ïåðâûõ, îí ýêñïðåññèðóåòñÿ âî âñåõ èçâåñòíûõ òèïàõ è ëèíèÿõ êëåòîê, êîòîðûå ÷óâñòâèòåëüíû ê
Ñ-ïåïòèäó, â òîì ÷èñëå â êóëüòóðå êëåòîê KATOIII.
Âî-âòîðûõ, âûêëþ÷åíèå â êëåòêàõ KATOIII ãåíà, êîäèðóþùåãî GPR146, ïîëíîñòüþ áëîêèðóåò àêòèâàöèþ Ñ-ïåïòèäîì ýêñïðåññèè òðàíñêðèïöèîííîãî ôàêòîðà c-Fos, ÿâëÿþùåãîñÿ îäíîé èç ìèøåíåé äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà.
Â-òðåòüèõ, ïðè äåéñòâèè Ñ-ïåïòèäà íà êëåòêè KATOIII
âûÿâëåíû òî÷å÷íàÿ êîëîêàëèçàöèÿ GPR146 ñ Ñ-ïåïòèäîì
â ïëàçìàòè÷åñêîé ìåìáðàíå, à òàêæå âûçûâàåìàÿ Ñ-ïåïòèäîì èíòåðíàëèçàöèÿ ìîëåêóë ðåöåïòîðà âíóòðü êëåòêè
(Yosten et al., 2013). Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî âñå ýòè ýôôåêòû
ÿâëÿþòñÿ ñïåöèôè÷íûìè äëÿ Ñ-ïåïòèäà è íå âîñïðîèçâîäÿòñÿ ïðè äåéñòâèè äðóãèõ ãîðìîíàëüíûõ àãåíòîâ, âêëþ÷àÿ èíñóëèí è ÈÔÐ-1.
Ðåöåïòîð GPR146 ÷åëîâåêà ñîñòîèò èç 333 ÀÊÎ. Ïðîâåäåííûé íàìè àíàëèç ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðû GPR146 ñ
ïîìîùüþ ïðîãðàììû BLASTp (www.ncbi.nlm.nig.gov)
âûÿâèë óìåðåííóþ åãî ãîìîëîãèþ ñ õåìîêèíîâûìè ðåöåïòîðàìè CCR4, CCR6, CCR7, CXCR1 è CXCR4, ðåöåïòîðàìè èíòåðëåéêèíà-8, áîìáåçèíà, òàõèêèíèíà, ñîìàòîñòàòèíà, àíãèîòåíçèíà-II, íåéðîêèíèíà-2 è ðÿäà äðóãèõ
ïåïòèäíûõ ãîðìîíîâ (ñòåïåíü èäåíòè÷íîñòè îò 20 äî
24 %). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî áîëüøèíñòâî ýòèõ ðåöåïòîðîâ ôóíêöèîíàëüíî âçàèìîäåéñòâóåò ñ Gi/o- è ñ Gq/11-áåëêàìè.
Åùå áîëüøåå ñõîäñòâî áûëî âûÿâëåíî ìåæäó ðåöåïòîðîì GPR146 è ýñòðîãåíîâûì ðåöåïòîðîì GPR30. Ïðè
ñðàâíåíèè èõ ïåðâè÷íûõ ñòðóêòóð áûëî îáíàðóæåíî
26 % èäåíòè÷íûõ è 44 % ýêâèôóíêöèîíàëüíûõ ÀÊÎ. Ðåöåïòîð GPR30 ëîêàëèçîâàí â ïëàçìàòè÷åñêîé ìåìáðàíå
è ñïåöèôè÷íî ñâÿçûâàåòñÿ ñ 17b-ýñòðàäèîëîì è åãî ñèíòåòè÷åñêèìè àíàëîãàìè. Ïàðàäîêñàëüíî, íî ìíîãèå âíóòðèêëåòî÷íûå ìèøåíè è ôèçèîëîãè÷åñêèå ýôôåêòû Ñ-ïåïòèäà ñîâïàäàþò ñ òàêîâûìè ðåöåïòîðà GPR30. Òàê,
ñâÿçûâàíèå GPR30 ñ àãîíèñòîì ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ
âíóòðèêëåòî÷íîé êîíöåíòðàöèè Ca2+, àêòèâàöèè íåðåöåïòîðíîé Src-òèðîçèíêèíàçû, ñòèìóëÿöèè Akt-êèíàçû è êàñêàäà ìèòîãåíàêòèâèðóåìûõ ïðîòåèíêèíàç (Langer et al.,
2010). Ýòîò ðåöåïòîð âîâëå÷åí â ðåàëèçàöèþ êàðäèîïðîòåêòîðíîãî è íåéðîïðîòåêòîðíîãî ýôôåêòîâ ýñòðîãåíîâ, â
ïðîöåññû ðåãóëÿöèè àðòåðèàëüíîãî äàâëåíèÿ âñëåäñòâèå
ñòèìóëÿöèè âàçîäèëàòàöèè, à òàêæå â îáåñïå÷åíèå ãëþêîçíîãî ãîìåîñòàçà âñëåäñòâèå êîíòðîëÿ ñåêðåöèè èíñóëèíà b-êëåòêàìè ïîäæåëóäî÷íîé æåëåçû (Lindsey, Chappell, 2011).
Ñòåïåíü èäåíòè÷íîñòè ÀÊÏ ðåöåïòîðà GPR146 ÷åëîâåêà ïðè åãî ñðàâíåíèè ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ðåöåïòîðàìè ìàêàêè, ñóñëèêà, êðûñû, êîøêè, óòêîíîñà è ëÿãóøêè
ñîñòàâëÿåò 96, 77, 75, 74, 67 è 61 % (ðèñ. 2). Ýòè çíà÷åíèÿ
áëèçêè òàêîâûì, ïîëó÷åííûì ïðè ñðàâíåíèè ìîëåêóë
Ñ-ïåïòèäà, âûäåëåííûõ èç òåõ æå îðãàíèçìîâ, ÷òî ìîæåò
ñâèäåòåëüñòâîâàòü â ïîëüçó êîýâîëþöèè ìîëåêóë Ñ-ïåï-
òèäà è GPR146. Íàèáîëåå âûñîêàÿ ñòåïåíü ãîìîëîãèè íàáëþäàåòñÿ â îáëàñòè òðåòüåãî è ÷åòâåðòîãî ÒÌ è
ñîåäèíÿþùåé èõ âòîðîé öèòîïëàçìàòè÷åñêîé ïåòëè (ÖÏ)
ðåöåïòîðà. Òàê, âî âòîðîé ÖÏ èññëåäîâàííûõ GPR146
èäåíòè÷íûìè ÿâëÿþòñÿ 13 ÀÊÎ èç 20.  òî æå âðåìÿ â
N-êîíöåâîì ñåãìåíòå âòîðîé ÖÏ îòñóòñòâóåò DRY-ìîòèâ, êîòîðûé âûñîêîêîíñåðâàòèâåí â áîëüøèíñòâå GPCR
è îòâå÷àåò çà àãîíèñòèíäóöèðîâàííóþ àêòèâàöèþ G-áåëêîâ. Âî âòîðîé è òðåòüåé ÖÏ òàêæå îòñóòñòâóþò
BBXXB-ìîòèâû, ãäå B — ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûé
ÀÊÎ (Arg, Lys èëè His). Òàêèå ìîòèâû âîâëå÷åíû âî
âçàèìîäåéñòâèå GPCR ñ G-áåëêàìè (Øïàêîâ, 2002; Shpakov, 2010). Íåñìîòðÿ íà ýòî, êàê è â áîëüøèíñòâå äðóãèõ
GPCR, öèòîïëàçìàòè÷åñêèå ó÷àñòêè GPR146 îáîãàùåíû
ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûìè ÀÊÎ. Âî âòîðîé è òðåòüåé
ÖÏ ëîêàëèçîâàíî 12 òàêèõ îñòàòêîâ, 9 èç êîòîðûõ —
îñòàòêè àðãèíèíà, êàæäûé ñ çàðÿäîì +1.8.  ïðîêñèìàëüíîì ê ìåìáðàíå ó÷àñòêå Ñ-êîíöåâîãî äîìåíà (15 ÀÊÎ)
ðàñïîëîæåíû ÷åòûðå ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûõ ÀÊÎ.
Ñëåäóåò, îäíàêî, îòìåòèòü, ÷òî ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä
âòîðîé è òðåòüåé ÖÏ ÷àñòè÷íî íåéòðàëèçîâàí ðàñïîëîæåííûìè â íèõ ñåìüþ îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûìè ÀÊÎ.
Àíàëèç ðàñïðåäåëåíèÿ çàðÿæåííûõ ÀÊÎ â ÖÏ ðåöåïòîðà
GPR146 óêàçûâàåò íà íèçêóþ âåðîÿòíîñòü åãî ñîïðÿæåíèÿ ñ Gs-áåëêàìè, ïîñêîëüêó â Ñ-êîíöåâîì ñåãìåíòå
òðåòüåé ÖÏ îòñóòñòâóåò òèïè÷íûé äëÿ Gs-ñîïðÿæåííûõ
ðåöåïòîðîâ BBXXB-ìîòèâ (Øïàêîâ, 2003). Çíà÷èòåëüíî
áîëüøåå ñõîäñòâî â ðàñïðåäåëåíèè ïîëîæèòåëüíî è îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûõ ÀÊÎ íàáëþäàåòñÿ ïðè ñðàâíåíèè ñ
Gq/11- è Gi/o-ñîïðÿæåííûìè ðåöåïòîðàìè, ÷òî ñîãëàñóåòñÿ
ñ äàííûìè î âîçìîæíîì ó÷àñòèè Gq/11- è Gi/o-áåëêîâ â ðåãóëÿòîðíûõ ýôôåêòàõ Ñ-ïåïòèäà.
Âíóòðèêëåòî÷íûå ñèãíàëüíûå êàñêàäû,
ðåãóëèðóåìûå Ñ-ïåïòèäîì
Ïîñëåäíèå äîñòèæåíèÿ â îáëàñòè èçó÷åíèÿ âíóòðèêëåòî÷íûõ ñèãíàëüíûõ êàñêàäîâ, ðåãóëèðóåìûõ Ñ-ïåïòèäîì, îñîáåííî íà ôîíå çíà÷èòåëüíîãî ïðîãðåññà â óñòàíîâëåíèè ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíîé îðãàíèçàöèè ìîëåêóëû Ñ-ïåïòèäà è èäåíòèôèêàöèè åãî ðåöåïòîðà,
ÿâëÿþòñÿ áîëåå ñêðîìíûìè, íî íåñêîëüêî èññëåäîâàíèé
çäåñü íåîáõîäèìî îòìåòèòü. Îíè ñâÿçàíû ñ èçó÷åíèåì ðåãóëÿòîðíûõ ýôôåêòîâ Ñ-ïåïòèäà íà öÀÌÔ-çàâèñèìûå
ñèãíàëüíûå êàñêàäû êëåòêè, à òàêæå ñ ðàñøèôðîâêîé ìåõàíèçìîâ äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà íà ïðîäóêöèþ ÀÒÔ ýðèòðîöèòàìè â óñëîâèÿõ ñíèæåíèÿ óðîâíÿ êèñëîðîäà (Ghorbani et al., 2013; Richards et al., 2014a, 2014b; Xu et al.,
2015).
Ïîêàçàíî, ÷òî îáðàáîòêà Ñ-ïåïòèäîì ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ àêòèâíîñòè ïðîòåèíêèíàçû À â ïî÷å÷íûõ êëóáî÷êàõ êðûñ ëèíèè Goto-Kakizaki ñ ÑÄ 2-ãî òèïà, ñíèæàåò
â íèõ ñèíòåç ôèáðîíåêòèíà è ïðåäîòâðàùàåò ðàçâèòèå
ãëîìåðóëîñêëåðîçà è ñòðóêòóðíûõ íàðóøåíèé ïîäîöèòîâ — ýïèòåëèàëüíûõ êëåòîê, ïîêðûâàþùèõ êàïèëëÿðû
êëóáî÷êîâ (Xu et al., 2015). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ó äèàáåòè÷åñêèõ êðûñ ñíèæåí óðîâåíü Ñ-ïåïòèäà â êðîâè, ïðè÷åì ñòåïåíü ýòîãî ñíèæåíèÿ ïîëîæèòåëüíî êîððåëèðóåò ñ
òÿæåñòüþ äèàáåòè÷åñêîé íåôðîïàòèè. Ñ èñïîëüçîâàíèåì
êóëüòóðû ìåçàíãèàëüíûõ êëåòîê, èçîëèðîâàííûõ èç ïî÷åê äèàáåòè÷åñêèõ æèâîòíûõ, áûëî ïîêàçàíî, ÷òî èíãèáèðóþùåå âëèÿíèå Ñ-ïåïòèäà íà ñèíòåç ôèáðîíåêòèíà
ïðåäîòâðàùàåòñÿ äîáàâëåíèåì H-89, ñïåöèôè÷íîãî èíãèáèòîðà ïðîòåèíêèíàçû À, ÷òî óêàçûâàåò íà âîâëå÷åí-
Íîâûå äîñòèæåíèÿ â èçó÷åíèè ìåõàíèçìîâ è ìèøåíåé äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà ïðîèíñóëèíà
411
Ðèñ. 3. Âíóòðèêëåòî÷íûå ñèãíàëüíûå êàñêàäû, ðåãóëèðóåìûå Ñ-ïåïòèäîì.
ÔÈ-3-Êg — ôîñôàòèäèëèíîçèòîë-3-êèíàçà-g, ÔÈ-3,4,5-Ô3 — ôîñôàòèäèëèíîçèòîë-3,4,5-òðèôîñôàò, ÃÑÊ3 — êèíàçà-3 ãëèêîãåíñèíòåòàçû ÔÄÝ
3Â — ôîñôîäèýñòåðàçà 3Â, FAC — êèíàçà ôîêàëüíûõ êîíòàêòîâ (focal adhesion kinase), Src — íåðåöåïòîðíàÿ òèðîçèíêèíàçà, ÔËÑb — ôîñôîëèïàçà
Ñb, ÄÀà — äèàöèëãëèöåðèí, ÏÊÑa,d,e — a-, d- è e-èçîôîðìû ïðîòåèíêèíàçû C, ðÃÖ — ðàñòâîðèìàÿ ãóàíèëàòöèêëàçà. RhoA — ìàëûé G-áåëîê, ãîìîëîãè÷íûé Ras-áåëêàì ERK1/2 — êèíàçà, ðåãóëèðóåìàÿ âíåêëåòî÷íûì ñèãíàëîì, p 38-ÌÀÏÊ — ìèòîãåíàêòèâèðóåìàÿ ïðîòåèíêèíàçà p38, JNK —
c-Jun-NH2-êîíöåâàÿ ïðîòåèíêèíàçà.
íîñòü ýòîãî ôåðìåíòà â íåôðîïðîòåêòîðíûé ýôôåêò
Ñ-ïåïòèäà (Xu et al., 2015).
Äðóãèå èññëåäîâàòåëè ïîêàçàëè, ÷òî Ñ-ïåïòèä ïîäàâëÿåò ëèïîëèç, âûçâàííûé èçîïðîòåðåíîëîì, àãîíèñòîì
b-àäðåíåðãè÷åñêèõ ðåöåïòîðîâ, â êóëüòóðå àäèïîöèòîâ,
âûäåëåííûõ èç çàáðþøèííîé æèðîâîé êëåò÷àòêè êðûñ ñ
ÑÄ 1-ãî òèïà, ïðè÷åì ýôôåêò Ñ-ïåïòèäà óñèëèâàëñÿ â
ïðèñóòñòâèè èíñóëèíà (Ghorbani et al., 2013). Ïðè èçó÷åíèè ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ àíòèëèïîëèòè÷åñêîãî
äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî â åãî îñíîâå
ëåæèò ñòèìóëèðóþùåå âëèÿíèå Ñ-ïåïòèäà íà àêòèâíîñòü
öÃÌÔ-èíãèáèðóåìîé öÀÌÔ-ôîñôîäèýñòåðàçû 3B, ÷òî
ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ óðîâíÿ öÀÌÔ, ïîâûøåííîãî ïîñëå îáðàáîòêè àäèïîöèòîâ èçîïðîòåðåíîëîì. Ïðåèíêóáàöèÿ êëåòîê ñ öèëîñòàìèäîì, èíãèáèòîðîì ôîñôîäèýñòåðàçû 3B, ïîëíîñòüþ ïîäàâëÿëà àíòèëèïîëèòè÷åñêèé ýôôåêò Ñ-ïåïòèäà. Ïîëó÷åííûå äàííûå óêàçûâàþò íà òî,
÷òî Ñ-ïåïòèä ìîæåò áûòü âêëþ÷åí â ñïèñîê ãîðìîíàëüíûõ àãåíòîâ, êîòîðûå îáëàäàþò àíòèëèïîëèòè÷åñêèì
äåéñòâèåì, ðåãóëèðóÿ óðîâåíü öÀÌÔ â àäèïîöèòàõ, è
êîíòðîëèðóþò, òàêèì îáðàçîì, ëèïèäíûé îáìåí (Ghorbani, Shafiee-Nick, 2015).
Áîëüøîé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò öèêë ðàáîò ïî óñòàíîâëåíèþ ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà íà ýðèòðîöèòû. Ðàíåå áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî â óñëîâèÿõ ÑÄ 1-ãî òèïà Ñ-ïåïòèä ñïîñîáñòâóåò ôèçèîëîãè÷åñêèì
èçìåíåíèÿì ôîðìû ýðèòðîöèòîâ è ïîâûøàåò âàçîäèëàòàöèþ, àêòèâèðóÿ NO-ñèíòàçíûå ñèãíàëüíûå ïóòè â ýíäîòåëèàëüíûõ êëåòêàõ ñîñóäîâ, ÷òî ëåæèò â îñíîâå âîññòàíîâëåíèÿ ìèêðîöèðêóëÿöèè êðîâè è ïðåäóïðåæäàåò ðàçâèòèå
íåôðîïàòèè, íåéðîïàòèè è äðóãèõ îñëîæíåíèé ÑÄ (Luppi
et al., 2013; Wahren, Larsson, 2015). Ïðè ýòîì Ñ-ïåïòèä
äåéñòâóåò íà ýðèòðîöèòû è íà êëåòêè ýíäîòåëèÿ ñîñóäîâ
òîëüêî â óñëîâèÿõ åãî äåôèöèòà, â òî âðåìÿ êàê â óñëîâèÿõ íîðìàëüíîãî è ïîâûøåííîãî óðîâíÿ Ñ-ïåïòèäà åãî âàçîäèëàòîðíûé ýôôåêò âûðàæåí ñëàáî èëè âîâñå îòñóòñòâóåò. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â ôèçèîëîãè÷åñêèõ è â áîëåå
âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ Ñ-ïåïòèä ïîëíîñòüþ íàñûùàåò
ñïåöèôè÷íûå ê íåìó ðåöåïòîðû íà ïîâåðõíîñòè ýðèòðîöèòîâ, è äîáàâëåíèå ýêçîãåííîãî Ñ-ïåïòèäà óæå íå ñïîñîáíî âûçâàòü èõ äîïîëíèòåëüíóþ àêòèâàöèþ.  ýòîé
ñâÿçè íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî â 2014 ã. â ýðèòðîöèòàõ
áûëè èäåíòèôèöèðîâàíû ðåöåïòîðû GPCR146, êîòîðûå,
êàê îòìå÷àëîñü âûøå, ñïåöèôè÷íû äëÿ Ñ-ïåïòèäà (Richards et al., 2014b).
Ïðîâåäåííûå íåäàâíî èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî
äåéñòâèå Ñ-ïåïòèäà íà ýðèòðîöèòû íå îãðàíè÷èâàåòñÿ
êîíòðîëåì èõ ôîðìû âñëåäñòâèå àêòèâàöèè ýðèòðîöèòàðíîé Na+/K+-ÀÒÔàçû. Îáíàðóæåíî, ÷òî Ñ-ïåïòèä óñèëèâàåò ñåêðåöèþ ÀÒÔ ýðèòðîöèòàìè â îòâåò íà ñíèæåíèå
óðîâíÿ êèñëîðîäà â êðîâè, ÷òî âåäåò ê àêòèâàöèè àäåíîçèíîâûõ ðåöåïòîðîâ íà ýíäîòåëèàëüíûõ êëåòêàõ, âûçûâàåò ëîêàëüíóþ âàçîäèëàòàöèþ è óñèëèâàåò ïðîíèêíîâåíèå
ýðèòðîöèòîâ â ìèêðîñîñóäû ñêåëåòíûõ ìûøö è äðóãèõ
òêàíåé, ïðåäîòâðàùàÿ, òàêèì îáðàçîì, èõ ãèïîêñèþ (Richards et al., 2013, 2014b). Ýòîò ýôôåêò áûë ïðîäåìîíñòðèðîâàí íà ýðèòðîöèòàõ, âûäåëåííûõ èç êðîâè ïàöèåíòîâ
ñ ÑÄ 2-ãî òèïà, õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ ðåçêîå ñíèæåíèå ñïîñîáíîñòè ïðîäóöèðîâàòü ÀÒÔ
ïðè íåäîñòàòêå êèñëîðîäà (Richards et al., 2013). Íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì îêàçàëîñü ñîâìåñòíîå ïðèìåíåíèå ôèçèîëîãè÷åñêèõ êîíöåíòðàöèé Ñ-ïåïòèäà è èíñóëèíà â ñî-
À. Î. Øïàêîâ
412
îòíîøåíèè 1 : 1. Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî ïðè ÑÄ 2-ãî òèïà,
êàê è â ñëó÷àå ÑÄ 1-ãî òèïà, íàáëþäàåòñÿ äåôèöèò ôóíêöèîíàëüíî àêòèâíîãî Ñ-ïåïòèäà, ÷òî ñíèæàåò íàñûùàåìîñòü åãî ðåöåïòîðîâ íà ýðèòðîöèòàõ. Ñ ýòèì ñîãëàñóåòñÿ
òîò ôàêò, ÷òî ó çäîðîâûõ ëþäåé Ñ-ïåïòèä è èíñóëèí ñóùåñòâåííî íå âëèÿþò íà ïðîäóêöèþ ÀÒÔ ýðèòðîöèòàìè
â óñëîâèÿõ ñíèæåíèÿ óðîâíÿ êèñëîðîäà (Richards et al.,
2014b). Ñâîå âëèÿíèå íà ïðîäóêöèþ ÀÒÔ ýðèòðîöèòàìè
Ñ-ïåïòèä îêàçûâàåò ÷åðåç ñèãíàëüíûé êàñêàä, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ ïðîòåèíêèíàçó Ñ è öèòîçîëüíûå ôîðìû ãóàíèëàòöèêëàçû, êîòîðûå êàòàëèçèðóþò îáðàçîâàíèå
öÃÌÔ. Â ýòîé ñâÿçè íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî èíãèáèòîðû öÃÌÔ-çàâèñèìîé ôîñôîäèýñòåðàçû 5-ãî òèïà óñèëèâàëè ñòèìóëèðóþùåå äåéñòâèå Ñ-ïåïòèäà íà ýðèòðîöèòû,
à â îòñóòñòâèå Ñ-ïåïòèäà ÷àñòè÷íî ìèìèêðèðîâàëè åãî
ýôôåêò. Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ äàííûõ àâòîðàìè áûë
ñäåëàí âûâîä î òîì, ÷òî ïðèìåíåíèå Ñ-ïåïòèäà ïðè ÑÄ
ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ìíîãîîáåùàþùèõ ïóòåé äëÿ óëó÷øåíèÿ ìèêðîöèðêóëÿöèè è ïðåäîòâðàùåíèÿ ðàçâèòèÿ ãèïîêñèè â òêàíÿõ (Richards et al., 2014a).
 ñâÿçè ñ âûøåñêàçàííûì ñõåìà ñèãíàëüíûõ êàñêàäîâ, ðåãóëèðóåìûõ Ñ-ïåïòèäîì, â ïîñëåäíèå ãîäû ïðåòåðïåëà ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ (ðèñ. 3).  íåé ïîÿâèëèñü ñïåöèôè÷íûé äëÿ Ñ-ïåïòèäà ðåöåïòîð GPR146, à
òàêæå öÀÌÔ- è öÃÌÔ-çàâèñèìûå ñèãíàëüíûå êàñêàäû.
Ñðåäè äðóãèõ ñèãíàëüíûõ êàñêàäîâ, êîíòðîëèðóåìûõ
Ñ-ïåïòèäîì, íåîáõîäèìî îòìåòèòü: 1) 3-ôîñôîèíîçèòèäíûé ïóòü, êîòîðûé âêëþ÷àåò â ñåáÿ ôîñôàòèäèëèíîçèòîë-3-êèíàçó, êàòàëèçèðóþùóþ ñèíòåç ôîñôàòèäèëèíîçèòîë-3,4,5-òðèôîñôàòà, ïðîòåèíêèíàçó B (Akt-êèíàçó) è
íèæåëåæàùèå ôåðìåíòû è òðàíñêðèïöèîííûå ôàêòîðû;
2) ôîñôîëèïàçíûé ïóòü, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ ÔËÑ Ñb, àêòèâàöèÿ êîòîðîé ïðèâîäèò ê ïðîäóêöèè äèàöèëãëèöåðèíà
è ïîâûøåíèþ êîíöåíòðàöèè âíóòðèêëåòî÷íîãî Ca2+, ÷òî
â ñâîþ î÷åðåäü âûçûâàåò ñòèìóëÿöèþ ðàçëè÷íûõ èçîôîðì ïðîòåèíêèíàçû Ñ, ìèòîãåíàêòèâèðóåìûõ ïðîòåèíêèíàç, ýíäîòåëèàëüíîé NO-ñèíòàçû è Na+/K+-ÀÒÔàçû;
3) òèðîçèíêèíàçíûé ïóòü, êîòîðûé âêëþ÷àåò â ñåáÿ ïîñëåäîâàòåëüíóþ àêòèâàöèþ êèíàçû ôîêàëüíûõ êîíòàêòîâ
FAK, íåðåöåïòîðíîé òèðîçèíêèíàçû Scr è ìèòîãåíàêòèâèðóåìûõ ïðîòåèíêèíàç ERK1/2 (ðèñ. 3).
Çàêëþ÷åíèå
Íåäàâíèå îòêðûòèÿ â îáëàñòè èçó÷åíèÿ ìîëåêóëÿðíûõ ìåõàíèçìîâ äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà è ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíîé îðãàíèçàöèè åãî ìîëåêóëû ïîçâîëèëè ïðèîòêðûòü çàâåñó òàèíñòâåííîñòè íàä ýòèì âàæíåéøèì ýíäîãåííûì ðåãóëÿòîðîì áèîõèìè÷åñêèõ è ôèçèîëîãè÷åñêèõ
ôóíêöèé. Ðåçóëüòàòîì ýòèõ îòêðûòèé, à òàêæå óñòàíîâëåíèå íîâûõ âçàèìîñâÿçåé — êàê ñòðóêòóðíûõ, òàê è ôóíêöèîíàëüíûõ — ìåæäó Ñ-ïåïòèäîì è èíñóëèíîì äàëè ðåàëüíûå øàíñû âïëîòíóþ ïîäîéòè ê ðàçðàáîòêå ýôôåêòèâíûõ ëåêàðñòâåííûõ ïðåïàðàòîâ íà îñíîâå Ñ-ïåïòèäà.
Òàêèå ïðåïàðàòû ìîãóò áûòü ïðèìåíåíû äëÿ ëå÷åíèÿ
ìíîãèõ îñëîæíåíèé ÑÄ, ïîñêîëüêó äåôèöèò Ñ-èíñóëèíà
è íàðóøåíèå åãî ñèãíàëüíûõ êàñêàäîâ â óñëîâèÿõ ýòîãî
çàáîëåâàíèÿ ïðèâîäÿò ê øèðîêîìó ñïåêòðó äèñôóíêöèé,
îõâàòûâàþùèõ âûäåëèòåëüíóþ, ñåðäå÷íî-ñîñóäèñòóþ,
íåðâíóþ, ýíäîêðèííóþ è äðóãèå ñèñòåìû îðãàíèçìà
(Bhatt et al., 2014; Yosten et al., 2014; Wahren, Larsson,
2015). Ïðè ýòîì èçìåíåíèÿ ôóíêöèé Ñ-ïåïòèäà âûÿâëåíû
è ó ïàöèåíòîâ ñ íåäèàáåòè÷åñêîé ïàòîëîãèåé, ó êîòîðûõ äèàãíîñòèðîâàíû àòåðîñêëåðîòè÷åñêèå èçìåíåíèÿ â
ñîñóäàõ, ñåðäå÷íî-ñîñóäèñòûå çàáîëåâàíèÿ è íåôðîïàòèÿ
(Shaw et al., 2014; Cabrera de Le*on et al., 2015; Li et al.,
2015). Ó÷èòûâàÿ âûñîêóþ ñòîèìîñòü Ñ-ïåïòèäà è åãî
ñðàâíèòåëüíî áûñòðóþ äåãðàäàöèþ â êðîâÿíîì ðóñëå,
áîëüøèå îæèäàíèÿ ñâÿçûâàþò ñ ðàçðàáîòêîé êîðîòêèõ
ïåïòèäîâ, ñîîòâåòñòâóþùèõ åãî Ñ-êîíöåâîìó ñåãìåíòó, à
òàêæå íèçêîìîëåêóëÿðíûõ àãîíèñòîâ ðåöåïòîðà Ñ-ïåïòèäà íåïåïòèäíîé ïðèðîäû. Îäíàêî äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìû
äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíîé
îðãàíèçàöèè ðåöåïòîðîâ, ñ êîòîðûìè ñïåöèôè÷íî ñâÿçûâàåòñÿ Ñ-ïåïòèä, â ïåðâóþ î÷åðåäü íåäàâíî îòêðûòîãî ðåöåïòîðà GPR146.
Ðàáîòà ïîääåðæàíà ãðàíòîì Ñ.-Ïåòåðáóðãñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà ¹ 12.38.220.2015.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
Øïàêîâ À. Î. 2002. Ìîëåêóëÿðíûå äåòåðìèíàíòû â ðåöåïòîðàõ ñåðïàíòèííîãî òèïà, îòâåòñòâåííûå çà èõ ôóíêöèîíàëüíîå ñîïðÿæåíèå ñ ãåòåðîòðèìåðíûìè G-áåëêàìè. Öèòîëîãèÿ.
44 (3) : 242—258. (Shpakov A. O. 2012. The molecular determinants in the serpentine type receptors, responsible for its functional
coupling with the heterotrimeric G-protein. Tsitologiya. 44 (3) :
242—258.)
Øïàêîâ À. Î. 2003. Ó÷àñòèå çàðÿæåííûõ àìèíîêèñëîòíûõ
îñòàòêîâ öèòîïëàçìàòè÷åñêèõ ïåòåëü ðåöåïòîðîâ ñåðïàíòèííîãî òèïà â ïðîöåññå ïåðåäà÷è ãîðìîíàëüíîãî ñèãíàëà. Æóðí.
ýâîëþö. áèîõèì. ôèçèîë. 39 (3) : 205—217. (Shpakov A. O. 2003.
Participation of charged amino acid residues of cytoplasmic loops
of serpentine type receptors in the process of transmission of hormonal signal. J. Evol. Biochem. Physiol. 39 (3) : 266—280.)
Øïàêîâ À. Î., Ãðàíñòðåì Î. Ê. 2013à. Ñ-ïåïòèä: ñòðóêòóðà, ôóíêöèè è ìîëåêóëÿðíûå ìåõàíèçìû äåéñòâèÿ. Öèòîëîãèÿ.
55 (1) : 16—27. (Shpakov A. O., Granstrem O. K. 2013. C-peptide
structure, functions and molecular mechanisms of action. Tsitologiya. 55 (1) : 16—27.)
Øïàêîâ À. Î., Ãðàíñòðåì Î. Ê. 2013b. Ôèçèîëîãè÷åñêèå
ýôôåêòû Ñ-ïåïòèäà. Ðîñ. ôèçèîë. æóðí. èì. È. Ì. Ñå÷åíîâà.
99 (2) : 196—211. (Shpakov A. O., Granstrem O. K. 2013. C-peptide physiological effects. Ross. Fiziol. Zh. Im. I. M. Sechenova.
99 (2) : 196—211.)
Bhatt M. P., Lim Y. C., Ha K. S. 2014. C-peptide replacement
therapy as an emerging strategy for preventing diabetic vasculopathy. Cardiovasc. Res. 104 : 234—244.
Brange J., Andersen L., Laursen E. D., Meyn G., Rasmussen E.
1997. Toward understanding insulin fibrillation. J. Pharm. Sci. 86 :
517—525.
Cabrera de Leon A., Oliva Garcia J. G., Marcelino Rodríguez I., Almeida González D., Alemán Sánchez J. J., Brito Díaz B.,
Domínguez Coello S., Bertomeu Martínez V., Aguirre Jaime A.,
Rodríguez Perez M. D. 2015. C-peptide as a risk factor of coronary
artery disease in the general population. Diab. Vasc. Dis. Res. pii:
1479164114564900.
Chen L. M., Yang X. W., Tang J. G. 2002. Acidic residues on
the N-terminus of proinsulin C-peptide are important for the folding of insulin precursor. J. Biochem. 131 : 855—859.
Drakenberg K., Carey G., Mather P., Anderson A., Sara V. R.
1997. Characterization of an insulin-like growth factor (IGF) receptor and the insulin-like effects of IGF-1 in the bony fish, Lates
calcarifer. Regul. Pept. 69 : 41—45.
Dunn M. F. 2005. Zinc-ligand interactions modulate assembly
and stability of the insulin hexamer — a review. Biometals. 18 :
295—303.
Dupont J., Tesseraud S., Simon J. 2009. Insulin signaling in chicken liver and muscle. Gen. Comp. Endocrinol. 163 :
52—57.
Ghorbani A., Omrani G. R., Hadjzadeh M. A., Varedi M. 2013.
Proinsulin C-peptide inhibits lipolysis in diabetic rat adipose tissue
Íîâûå äîñòèæåíèÿ â èçó÷åíèè ìåõàíèçìîâ è ìèøåíåé äåéñòâèÿ Ñ-ïåïòèäà ïðîèíñóëèíà
through phosphodiestrase-3B enzyme. Horm. Metab. Res. 45 :
221—225.
Ghorbani A., Shafiee-Nick R. 2015. Pathological consequences
of C-peptide deficiency in insulin-dependent diabetes mellitus.
World J. Diabetes. 6 : 145—150.
Gladytz A., Lugovoy E., Charvat A., Häupl T., Siefermann K. R., Abel B. 2015. Intermediates caught in the act: tracing
insulin amyloid fibril formation in time by combined optical spectroscopy, light scattering, mass spectrometry and microscopy. Phys.
Chem. Chem. Phys. 17 : 918—927.
Hach T., Forst T., Kunt T., Ekberg K., Pfützner A., Wahren J.
2008. C-peptide and its C-terminal fragments improve erythrocyte
deformability in type 1 diabetes patients. Exp. Diabetes Res. 2008 :
730594.
Henriksson M., Nordling E., Melles E., Shafqat J., Ståhlberg M., Ekberg K., Persson B., Bergman T., Wahren J., Johansson J., Jörnvall H. 2005. Separate functional features of proinsulin
C-peptide. Cell. Mol. Life Sci. 62 : 1772—1778.
Huang K., Dong J., Phillips N. B., Carey P. R., Weiss M. A.
2005. Proinsulin is refractory to protein fibrillation: topological
protection of a precursor protein from cross-beta assembly. J. Biol.
Chem. 280 : 42 345—42 355.
Jornvall H., Lindahl E., Astorga-Wells J., Lind J., Holmlund A., Melles E., Alvelius G., Nerelius C., Mäler L., Johansson J.
2010. Oligomerization and insulin interactions of proinsulin C-peptide: threefold relationships to properties of insulin. Biochem. Biophys. Res. Commun. 391 : 1561—1566.
Keltner Z., Meyer J. A., Johnson E. M., Palumbo A. M., Spence D. M., Reid G. E. 2010. Mass spectrometric characterization and
activity of zinc-activated proinsulin C-peptide and C-peptide mutants. Analyst. 135 : 278—288.
Kitamura T., Kimura K., Jung B. D., Makondo K., Okamoto S.,
Cañas X., Sakane N., Yoshida T., Saito M. 2001. Proinsulin C-peptide rapidly stimulates mitogen-activated protein kinases in Swiss
3T3 fibroblasts: requirement of protein kinase C, phosphoinositide
3-kinase and pertussis toxin-sensitive G-protein. Biochem. J. 355 :
123—129.
Kitamura T., Kimura K., Jung B. D., Makondo K., Sakane N.,
Yoshida T., Saito M. 2002. Proinsulin C-peptide activates cAMP
response element-binding proteins through the p38 mitogen-activated protein kinase pathway in mouse lung capillary endothelial
cells. Biochem. J. 366 : 737—744.
Kitamura T., Kimura K., Makondo K., Furuya D. T., Suzuki M., Yoshida T., Saito M. 2003. Proinsulin C-peptide increases
nitric oxide production by enhancing mitogen-activated protein-kinase-dependent transcription of endothelial nitric oxide synthase in
aortic endothelial cells of Wistar rats. Diabetologia. 46 : 1698—
1705.
Kubota M., Sato Y., Khookhor O., Ekberg K., Chibalin A. V.,
Wahren J. 2014. Enhanced insulin action following subcutaneous
co-administration of insulin and C-peptide in rats. Diabetes Metab.
Res. Rev. 30 : 124—131.
Landreh M., Alvelius G., Johansson J., Jörnvall H. 2014a. Insulin, islet amyloid polypeptide and C-peptide interactions evaluated by mass spectrometric analysis. Rapid Commun. Mass Spectrom. 28 : 178—184.
Landreh M., Alvelius G., Willander H., Stukenborg J. B.,
Söder O., Johansson J., Jörnvall H. 2012. Insulin solubility transitions by pH-dependent interactions with proinsulin C-peptide.
FEBS J. 279 : 4589—4597.
Landreh M., Johansson J., Jörnvall H. 2013. C-peptide: a molecule balancing insulin states in secretion and diabetes-associated
depository conditions. Horm. Metab. Res. 45 : 769—773.
Landreh M., Johansson J., Wahren J., Jörnvall H. 2014b. The
structure, molecular interactions and bioactivities of proinsulin
C-peptide correlate with a tripartite molecule. Biomol. Concepts.
5 : 109—118.
Landreh M., Jörnvall H. 2015. C-peptide evolution: generation
from few structural restrictions of bioactivities not necessarily functional. FEBS Lett. 589 : 415—418.
Landreh M., Ostberg L. J., Jörnvall H. 2014c. A subdivided
molecular architecture with separate features and stepwise emer-
413
gence among proinsulin C-peptides. Biochem. Biophys. Res. Commun. 450 : 1433—1438.
Langer G., Bader B., Meoli L., Isensee J., Delbeck M., Noppinger P. R., Otto C. 2010. A critical review of fundamental controversies in the field of GPR30 research. Steroids. 75 : 603—610.
Li Y., Li Y., Meng L., Zheng L. 2015. Association between serum C-peptide as a risk factor for cardiovascular disease and
high-density lipoprotein cholesterol levels in nondiabetic individuals. PLoS ONE. 10 : e112281.
Lindsey S. H., Chappell M. C. 2011. Evidence that the G protein-coupled membrane receptor GPR30 contributes to the cardiovascular actions of estrogen. Gend. Med. 8 : 343—354.
Luppi P., Kallas Å., Wahren J. 2013. Can C-peptide mediated
anti-inflammatory effects retard the development of microvascular
complications of type 1 diabetes? Diabetes Metab. Res. Rev. 29 :
357—362.
Min C. Y., Qiao Z. S., Feng Y. M. 2004. Unfolding of human
proinsulin. Intermediates and possible role of its C-peptide in folding/unfolding Eur. J. Biochem. 271 : 1737—1747.
Munte C. E., Vilela L., Kalbitzer H. R., Garratt R. C. 2005. Solution structure of human proinsulin C-peptide. FEBS J. 272 :
4284—4293.
Nedumpully-Govindan P., Ding F. 2015. Inhibition of IAPP
aggregation by insulin depends on the insulin oligomeric state regulated by zinc ion concentration. Sci. Rep. 5 : 8240.
Nerelius C., Alvelius G., Jörnvall H. 2010. N-terminal segment
of proinsulin C-peptide active in insulin interaction/desaggregation. Biochem. Biophys. Res. Commun. 403 : 462—467.
Nordquist L., Moe E., Sjöquist M. 2007. The C-peptide fragment
EVARQ
reduces
glomerular
hyperfiltration
in
streptozotocin-induced diabetic rats. Diabetes Metab. Res. Rev.
23 : 400— 405.
Ohtomo Y., Bergman T., Johansson B. L., Jörnvall H., Wahren J. 1998. Differential effects of proinsulin C-peptide fragments
on Na+,K+-ATPase activity of renal tubule segments. Diabetologia.
41 : 287—291.
Petersen A. M., Gleeson T. T. 2011. Acclimation temperature
affects the metabolic response of amphibian skeletal muscle to insulin. Comp. Biochem. Physiol. 160 : 72—80.
Polakof S., Skiba-Cassy S., Choubert G., Panserat S. 2010. Insulin-induced hypoglycaemia is co-ordinately regulated by liver
and muscle during acute and chronic insulin stimulation in rainbow
trout (Oncorhynchus mykiss). J. Exp. Biol. 213 : 1443—1452.
Pramanik A., Ekberg K., Zhong Z., Shafqat J., Henriksson M.,
Jansson O., Tibell A., Tally M., Wahren J., Jörnvall H., Rigler R.,
Johansson J. 2001. C-peptide binding to human cell membranes: importance of Glu27. Biochem. Biophys. Res. Commun. 284 : 94—98.
Richards J. P., Bowles E. A., Gordon W. R., Ellsworth M. L.,
Stephenson A. H., Sprague R. S. 2014a. Mechanisms of C-peptide-mediated rescue of low O2-induced ATP release from erythrocytes of humans with type 2 diabetes. Amer. J. Physiol. ajpregu.00420.2014. doi: 10.1152/ajpregu.00420.2014.
Richards J. P., Stephenson A. H., Ellsworth M. L., Sprague R. S. 2013. Synergistic effects of C-peptide and insulin on low
O2-induced ATP release from human erythrocytes. Amer. J. Physiol. 305 : R1331—R1336.
Richards J. P., Yosten G. L., Kolar G. R., Jones C. W., Stephenson A. H., Ellsworth M. L., Sprague R. S. 2014b. Low O2-induced ATP release from erythrocytes of humans with type 2 diabetes is restored by physiological ratios of C-peptide and insulin.
Amer. J. Physiol. 307 : R862—R868.
Shafqat J., Melles E., Sigmundsson K., Johansson B. L., Ekberg K., Alvelius G., Henriksson M., Johansson J., Wahren J.,
Jörnvall H. 2006. Proinsulin C-peptide elicits disaggregation of insulin resulting in enhanced physiological insulin effects. Cell. Mol.
Life Sci. 63 : 1805—1811.
Shaw J., Shetty P., Burns K., Knoll G. 2014. The therapeutic
potential of C-peptide in kidney disease: a protocol for a systematic
review and meta-analysis. Syst. Rev. 3 : 43. doi: 10.1186/20464053-3-43.
Shpakov A. O. 2010. Natural and synthetic cationic peptides as
regulators of hormone-sensitive signaling systems and molecular
À. Î. Øïàêîâ
414
mechanisms of their action. Curr. Top. Pept. Protein Res. 11 :
1—30.
Sima A. A., Zhang W., Kreipke C. W., Rafols J. A., Hoffman W. H. 2009. Inflammation in diabetic encephalopathy is prevented by C-peptide. Rev. Diabet. Stud. 6 : 37—42.
Sima A. A., Zhang W., Sugimoto K., Henry D., Li Z., Wahren J., Grunberger G. 2001. C-peptide prevents and improves chronic Type I diabetic polyneuropathy in the BB/Wor rat. Diabetologia. 44 : 889—897.
Steiner D. F., Bell G. I., Rubenstein A. H. 2006. Chemistry and
biosynthesis of the islet hormones. In: Endocrinology (eds DeGroot L., Jameson J. L.). Philadelphia: Elsevier. 925—960.
Tsimaratos M., Roger F., Chabardès D., Mordasini D., Hasler U., Doucet A., Martin P.Y., Feraille E. 2003. C-peptide stimulates Na+,K+-ATPase activity via PKCa in rat medullary thick ascending limb. Diabetologia. 46 : 124—131.
Unnerstale S., Mäler L. 2012. pH-dependent interaction between C-peptide and phospholipid bicelles. J. Biophys. 2012 :
185907.
Wahren J., Kallas A., Sima A. A 2012. The clinical potential of
C-peptide replacement in type 1 diabetes. Diabetes. 61 : 761—772.
Wahren J., Larsson C. 2015. C-peptide: new findings and therapeutic possibilities. Diabetes Res. Clin. Pract. pii: S0168-8227(15)00024-8.
Waldo G. L., Ricks T. K., Hicks S. N., Cheever M. L., Kawano T., Tsuboi K., Wang X., Montell C., Kozasa T., Sondek J., Harden T. K. 2010. Kinetic scaffolding mediated by a phospholipase
C-b and Gq signaling complex. Science. 330 : 974—980.
Wallerath T., Kunt T., Forst T., Closs E. I., Lehmann R.,
Flohr T., Gabriel M., Schäfer D., Göpfert A., Pfützner A., Beyer J.,
Förstermann U. 2003. Stimulation of endothelial nitric oxide synthase by proinsulin C-peptide. Nitric Oxide. 9 : 95—102.
Wang S., Wei W., Zheng Y., Hou J., Dou Y., Zhang S., Luo X.,
Cai X. 2012. The role of insulin C-peptide in the coevolution analyses of the insulin signaling pathway: a hint for its functions. PLoS
ONE. 7 : e52847.
Xu S., Jiang Y., Wang H., Wang Z., Liu H., Peng L., Fang Q.,
Deng T., You J., Zhou X., Zhang W., Lou J. 2015. C-peptide ameliorates renal injury in type 2 diabetic rats through protein kinase
A-mediated inhibition of fibronectin synthesis. Biochem. Biophys.
Res. Commun. pii: S0006-291X(15)00239-9.
Yan L. M., Velkova A., Kapurniotu A. 2014. Molecular characterization of the hetero-assembly of b-amyloid peptide with islet
amyloid polypeptide. Curr. Pharm. Des. 20 : 1182—1191.
Yang Y., Hua Q. X., Liu J., Shimizu E. H., Choquette M. H.,
Mackin R. B., Weiss M. A. 2010. Solution structure of proinsulin:
connecting domain flexibility and prohormone processing. J. Biol.
Chem. 285 : 7847—7851.
Yosten G. L., Kolar G. R., Redlinger L. J., Samson W. K. 2013.
Evidence for an interaction between proinsulin C-peptide and
GPR146. J. Endocrinol. 218 : B1—B8.
Yosten G. L., Maric-Bilkan C., Luppi P., Wahren J. 2014. Physiological effects and therapeutic potential of proinsulin C-peptide.
Amer. J. Physiol. 307 : E955—E968.
Ïîñòóïèëà 17 III 2015
NEW ACHIEVEMENTS IN THE STUDY OF THE MECHANISMS AND TARGETS OF ACTION
OF PROINSULIN C-PEPTIDE
A. O. Shpakov
I. M. Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry RAS, St. Petersburg, 194223,
and St. Petersburg State University, 199034;
E-mail: [email protected]
The Ñ-peptide, product of proinsulin proteolysis, is a chaperone for insulin during its storage in the transport vesicles of pancreatic b-cells and further after its secretion into the bloodstream. Along with this, C-peptide functions as endogenous regulator of a number of the intracellular effector proteins, including phospholipase
Cb, phosphatidylinositol 3-kinase, mitogen-activated protein kinases, non-receptor tyrosine kinases, and controls cAMP- and cGMP-dependent cascades. Recently, the specific receptor GPR146 for C-peptide, which belongs to the superfamily of G protein-coupled receptors, has been identified. The decrease in the C-peptide level and the activity of its signaling cascades in diabetes mellitus lead to a wide range of complications of this
disease including diabetic nephropathy, cardiomyopathy, angiopathy, and neuropathy. The changes in C-peptide functions has been found in non-diabetic patients with cardiovascular system disorders and renal failure.
This review is devoted to the most significant events in the exploration of structural and functional organization
of the C-peptide molecule, the identification of its receptor, the study of the molecular mechanisms of its action
on cells that have taken place over the last few years. This review focuses on the most significant events recent
years in the study of structural-functional organization of C-peptide and the molecular mechanisms of its action
on the cell.
K e y w o r d s: C-peptide, insulin, diabetes mellitus, receptor GPR146, phospholipase C, GTP-binding protein.
Скачать