Белково пептидные гормоны синтезируются

Параграф 99 1. белково-пептидные гормоны

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить.

Замечания можно прислать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

См. п.91, 56-59, 83, 6. И файл «91 ТАБЛИЦА»

ПАРАГРАФ 99 1:
«Белково-пептидные гормоны.»

99. 1. Белково-пептидные гормоны (БПГ): общие свойства.
99. 2. Классификация белково-пептидных гормонов.
99. 3. Органы, клетки и биологические жидкости, в которых образуются БПГ.

Белково-пептидными называют гормоны,
которые химически являются пептидами или белками (п.56, 57).

99. 1. Белково-пептидные гормоны: общие свойства.

1. Все они представляют собой последовательности аминокислотных остатков
(аминоацилов), соединённых между собой пептидными связями (п.56).
Из-за этого белково-пептидные гормоны при попадании в ЖКТ
расщепляются пищеварительными ферментами (пептидазами) на аминокислоты,
как и белки пищи (п.61).
Поэтому при лечении гормонами белково-пептидной природы делают инъекции,
а не в виде таблеток или сиропов принимают внутрь препараты гормонов.

2. Все белково-пептидные гормоны образуются
из полипептидных цепей-предшественников,
при расщеплении определённых связей этих цепей,
то есть путём ОГРАНИЧЕННОГО ПРОТЕОЛИЗА предшественника (п.83).

Полипептидная цепь-предшественник синтезируется, как и все белки,
из аминокислот в ходе процесса, который называется трансляцией и осуществляется рибосомами (п.82).
Для трансляции нужна мРНК, кодирующая данную ППЦ.
мРНК образуется в результате транскрипции и процессинга – п.80 и 81.

Пример ППЦ-предшественника белково-пептидных гормонов –
1) предшественник КОРТИКОтропина (АКТГ, п. 100),
2) МЕЛАНОцит-стимулирующих гормонов (МСГ) и
3) ОПИАТОВ,
4) липопротопина,
который называется ПроОпиоМеланоКортином (ПОМК).

Синтез ПОМК в гипофизе
стимулируется кортиколиберином и снижается ГКС (п.108).
Поэтому при избытке ГКС синтез ПОМК снижен,
что приводит к снижению синтеза опиатов,
что может быть причиной неуравновешенности (до психоза),
абдоминальных болей
и общего физического дискомфорта при избытке ГКС.

Нарушения ограниченного протеолиза ППЦ-предшественников
могут привести к дефициту белково-пептидных гормонов.
Другой пример – ограниченный протеолиз предшественника инсулина в п.102.

3. Все белково-пептидные гормоны КОДИРУЮТСЯ ГЕНАМИ.

Точнее, генами кодируются ППЦ-предшественники
белково-пептидных гормонов.
Мутации в этих генах могут привести
к нарушению работы белково-пептидных гормонов
(например, к дефициту гормонов).
Например, мутации в генах, которые кодируют СТГ или ИФР,
приводят к карликовости – п.100.
Лечится это инъекциями СТГ И ИФР,
получаемых для медицины методами генной инженерии.

4. Клетки, синтезирующие белково-пептидные гормоны.

Белково-пептидные гормоны синтезируются
многими клетками организма, не только эндокринными железами. – см. п. 99.3.
Один и тот же гормон может синтезироваться в разных клетках.
Например, соматостатин синтезируется
гипоталамусом
и поджелудочной железой (дельта-клетками ПЖЖ).
Соматостатин гипоталамуса снижает синтез соматотропина,
а соматостатин ПЖЖ снижает синтез инсулина и глюкагона.
Другой пример – холецистокинин и опиаты, которые синтезируются:
и в ЖКТ, и в головном мозге.

5. Белково-пептидные гормоны гидрофильны (п.92),

поэтому не способны проходить через мембраны,
поэтому рецепторы белково-пептидных гормонов расположены на поверхности цитоплазматических мембран клеток – п.92.
В передаче сигнала от белково-пептидного гормона внутрь клетки
могут участвовать мембранные G-белки, протеинкиназы, тирозинкиназы, вторые посредники – п.94-98.

6. Способ промышленного производства белково-пептидных гормонов

для лечения ими – генная инженерия (технология рекомбинантных ДНК).
Этим способом получают:
1) инсулин для диабетиков (п.103),
2) соматотропин для карликов (п.100),
3) лептин для людей с ожирением (п.99.2 и 44.3),
4) эритропоэтин для людей с некоторыми формами анемии (п.121),
5) гонадотропины для лечения бесплодия (некоторых форм)
и многие другие гормоны,
без которых вылечить ряд больных было бы невозможно другими известными методами — п.88 и 124.

99. 2. Классификация белково-пептидных гормонов. См. п. 91.

1. Классификация по химической природе.

Белково-пептидные гормоны делятся на БЕЛКИ И ПЕПТИДЫ.
Они отличаются тем, что
в состав пептидов входят от 2 до 100 аминоацилов,
а в состав белков входят от 100 аминоацилов.
Но это формально; например, инсулин, состоящий из 51 аминоацила, тоже является настоящим белком.

Белки делят на ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ.
Простые белки состоят только из аминоацилов,
а в состав сложных белков входят другие, небелковые вещества,
образующие комплексы с ППЦ.
Обычно в состав белковых гормонов входят углеводные компоненты.
Такие сложные белки (в состав которых входят углеводы) называются ГЛИКОПРОТЕИНАМИ.
О структуре гликопротеинов – п.38 и 39.
Углеводный компонент представлен олигосахаридом
(соединением из нескольких моносахаридных остатков, соединённых гликозидными связями),
участвует в специфическом распознавании.
Примеры гликопротеиновых гормонов – тиреотропин, гонадотропины.

2. Классификация по клеткам, которые синтезируют белково-пептидные гормоны (См. файл «91 ТАБЛИЦА» и далее 99.3):

1) гормоны головного мозга (нейропептиды, в том числе опиоиды и т.д.),
2) гипоталамуса (либерины, окситоцин, АДГ = вазопрессин),
3) гипофиза (тропины, тропные гормоны),
4) щитовидной железы (кальцитонин, не йодтиронины –они не белковые),
5) поджелудочной железы (инсулин, глюкагон, соматостатин),
6) жировых клеток (лептин),
7) ФРК, синтезируемые разными клетками,
8) клетки почек (эритропоэтин),
9) клетки печени (соматомедины, ИФР)
и т.д. – см. п. 91.

3. Классификация по виду регуляции.

Как и другие гормоны (п.91), белково-пептидные гормоны
1) бывают ДИСТАНТНЫМИ гормонами (инсулин, ТТГ, опиоиды),
2) бывают НЕЙРОГОРМОНАМИ (медиаторами и модуляторами; примеры – либерины, опиоиды),
3) бывают гормонами МЕСТНОГО действия (инсулин),

БПГ могут участвовать в регуляции:

1) ЭНДОкринной (при которой гормон доставляется к клетке-мишени с током крови),
2) НЕЙРОкринной (при которой гормон диффундирует в синаптической щепи),
3) ПАРАкринной (при которой гормон диффундирует в ткани) и
4) АУТОкринной (при которой гормон действует на ту же клетку, которая его секретировала).

4. Можно выделить группы гормонов, которые действуют:

1) через РЕЦЕПТОРЫ разных типов,
2) через разные ВТОРЫЕ ПОСРЕДНИКИ,
3) вызывают ЭФФЕКТЫ разных типов – п.92.

Например, группа гормонов, действующих через тирозинкиназные рецепторы
(рецепторы, которые регулируют активность тирозинкиназ)
и поэтому относящиеся к онкобелкам. Примеры – СТС, инсулин – п.98.

Гормоны, влияющие на концентрацию ионов кальция в клетке (в гиалоплазме),
называются кальций-зависимыми (п.97): ангиотензин, либерины и т.д.

Гормоны, действующие через изменение концентрации цАМФ в клетке. И т.д.

5. Можно классифицировать белково-пептидные гормоны
ПО ВЛИЯНИЮ НА ОРГАНИЗМ.

Например, есть гормоны, снижающие артериальное давление –
это ГИПОТЕНЗИВНЫЕ гормоны, примеры – НУП и адреномедуллин (п.113).

Есть гормоны, которые повышают артериальное давление – это ГИПЕРТЕНЗИВНЫЕ гормоны. Пример – ангиотензин, АДГ (п.112. 113).

Есть гормоны, которые стимулируют синтезы в организме, деление клеток, рост, заживление, увеличение мышечной массы –
их называют АНАБОЛИЧЕСКИМИ гормонами или анаболиками (это сленг).

Есть анаболические стероиды, но среди белково-пептидных гормонов
анаболическими являются инсулин, соматотропин, ИФР – п.85.
Инсулин и СТГ стимулируют синтез белка,
но синтез жира стимулирует только инсулин,
а СТГ стимулирует распад жира.

99. 3. Органы, клетки и биологические жидкости,
в которых образуются белково-пептидные гормоны. См. файл «91 ТАБЛИЦА»

1. В КРОВИ образуются пептидные гормоны АНГИОТЕНЗИН и БРАДИКИНИН
из предшественников ангиотензиногена (п.112) и кининогена (п.62). Предшественники образуются не в крови,
они синтезируются клетками ПЕЧЕНИ (П.117).
Ангиотензин и брадикинин регулируют артериальное давление и много другое.

2. Многие клетки синтезируют факторы роста клеток (ФРК).

3. Лейкоциты синтезируют ЦИТОКИНЫ.

4. Клетки белой жировой ткани (адипоциты) синтезируют «гормон стройности» ЛЕПТИН.
(голова)
5. Клетки головного мозга синтезируют НЕЙРОПЕПТИДЫ, в том числе ЭНДОРФИНЫ и другие опиаты,
влияющие на психику, ВНД, мышление, чувства и т.д. – см. 99.2 и 99.3.

6. Гипоталамус синтезирует ЛИБЕРИНЫ и СТАТИНЫ,
регулирующие работу гипофиза и мозга – п. 100.

7. Гипофиз синтезирует ТРОПИНЫ, регулирующие работу многих эндокринных желёз – п.100.
(шея)
8. Щитовидная железа синтезирует КАЛЬЦИТОНИН (её йодтиронины – не белковые гормоны) – п. 114.

9. Паращитовидные железы синтезируют ПАРАТИРИН – п. 114.
Гормоны «шейных» желёз
кальцитонин и паратирин регулируют концентрацию кальция в крови:
кальцитонин – снижает (гипо/кальции/емический гормон),
а паратирин – повышает (гипер/кальции/емический гормон) – п.114.

10. Тимус синтезирует ТИМОЗИНЫ и другие гормоны, влияющие на иммунную систему.

11. Сердце и сосуды синтезируют гормоны
НУП (натрийуретический пептид) и АДРЕНОМЕДУЛЛИН,
которые снижают артериальное давление
и защищают от сердечно-сосудистых заболеваний – п.113.

(ЖКТ)
12. Желудок синтезирует ГАСТРИН, повышающий кислотность и т.д. (п.61)

13. Поджелудочная железа синтезирует ИНСУЛИН, ГЛЮКАГОН (не глИкогЕн), СОМАТОСТАТИН. – п.100, 102, 37.
Гормоны ПЖЖ регулируют концентрацию глюкозы в крови (гликемию) – п.37, 102, 103.
Инсулин снижает гликемию (гипогликемический гормон),
а глюкагон повышает гликемию (гипергликемический гормон), спасая от обморока и комы.

14. Некоторые клетки ЖКТ синтезируют гормоны:

— СЕКРЕТИН
(обеспечивает нейтрализацию кислого содержимого, поступающего из желудка,
за счёт стимуляции секреции бикарбонатного сока из ПЖЖ),

— ХОЛЕЦИСТОКИНИН
(обеспечивает расщепление полимеров пищи за счёт стимуляции поступления в ДПК сока с ферментами – пептидазами, липазой и т.д.),

— ОПИАТЫ (предотвращают диарею и т.д.)

Не белково-пептидные гормоны синтезируют только щитовидная железа, надпочечники и половые железы.

источник

Биосинтез гормонов. Биосинтез белково-пептидных гормонов

Формирование первичной структуры прогормонов или гормонов белково-пептидной природы изначально — результат прямой трансляции нуклеотидных последовательностей соответствующих мРНК, синтезируемых на активных участках генома гормонпродуцирующих клеток. Структура большинства белковых гормонов или их предшественников формируется в полисомах по общей схеме биосинтеза белка (рис. 26).

При этом возможность синтеза и трансляции мРНК данного гормона или его предшественников специфична для ядерного аппарата и полисом определенного типа клеток. Так, инсулин и его предшественники продуцируются в особых в-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы, глюкагон — в их а-клетках, СТГ — в малых эозинофилах аденогипофиза, пролактин — в больших эозинофильных клетках той же железы, а гонадотропины — в особых базофильных клетках и т.д.

Исключением из общего правила путей биогенеза гормональных полипептидов является биосинтез таких рилизинг-факторов в клетках гипоталамуса, как ТРФ и ЛГ-РФ. Синтез этих небольших пептидов может происходить не в полисомах на матрице мРНК, а в растворимой части цитоплазмы под влиянием специальных для каждого фактора РФ-синтетазных систем, состоящих из комплекса специфических ферментов (Райклин и др. 1972, 1973; Йоханссон и др., 1973).

Прямая трансляция генетического материала в случаях синтеза большинства полипептидных гормонов чаще всего приводит к образованию не самого гормона, а его малоактивных предшественников — полипептидных препрогормонов (прегормоны).

В такого рода случаях биосинтез полипептидного гормона складывается из двух этапов: 1) рибосомального синтеза неактивного предшественника на матрице РНК и 2) посттрансляционного образования активного гормона. Первый этап протекает обязательно в клетках эндокринной железы, второй — осуществляется, как правило, в эндокринной железе, но может происходить и вне ее.

Посттрансляционная активация гормональных предшественников (процессинг-белков) может реализоваться в двух формах: путем многоступенчатой ферментативной деградации молекул транслируемых крупномолекулярных предшественников с уменьшением размеров молекулы (или молекул) активируемого гормона (или гормонов) и за счет неферментативной ассоциации прогормональных субъединиц с укрупнением размеров молекулы активируемого гормона. Эти пути образования характерны не только для гормональных, но и для других секретируемых белков (Нейрат, 1977).

Первая форма посттрансляционной активации протекает чаще всего как многоступенчатый процесс, реализуемый при участии специфических протеаз ограниченного действия. В результате трансляции под прямым генетическим контролем образуется в таких случаях крупномолекулярный, короткоживущий предшественник препрогормон. Он обычно гидрофобен с N-конца и легко проникает через мембраны эндоплазматического ретикулума, с которым ассоциированы синтезирующие его ансамбли полисом.

При прохождении через мембраны ретикулума происходит ферментативное отщепление от прегормона гидрофобного участка с N-конца его молекулы, и в цистернах ретикулума образуются молекулы укороченного и более гидрофильного прогормона. Прогормон перемещается из жидкой части цитоплазмы (цитозоля) в секреторные гранулы или секретируется в кровь в виде так называемых «больших» гормонов. В крови обнаруживают, в частности, «большой» инсулин, «большой» СТГ, «большой» паратгормон и т.д. (Ялоу, 1978. 1979).

В гранулах эндокринной клетки или вне ее прогормон деградирует, активируется и превращается в истинный гормон. Однако активный гормон может в свою очередь быть прогормоном для других гормональных соединений и превращаться в них под действием протеаз периферических тканей. Схема процесса в общем виде выглядит так:

Протеазы ограниченного действия осуществляют опосредованный генетический контроль биосинтеза гормонов данного типа.

Вторая форма посттрансляционной активации осуществляется обычно внутри эндокринных клеток и характерна для димерных гликопротеиновых гормонов. Схема этих процессов следующая:

Присоединение углеводных остатков к субъединицам является ферментативным процессом. Кроме того, каждая субъединица может ферментативно отщепляться от просубъединицы.

Первая форма активации предшественников пептидных гормонов хорошо изучена для биосинтеза инсулина, паратгормона, ангиотензина, в-липотропина, АКТГ и ряда других белково-пептидных гормонов. Рассмотрим эти процессы на примере биогенеза инсулина в в-клетках островкового аппарата поджелудочной железы (Штейнер и др., 1969, 1976). На первом этапе синтеза данного гормона в полисомах клеток синтезируется короткоживущий одноцепочечный пептид, состоящий из 104-110 аминокислотных остатков, с М.м.—11500.

Этот короткоживущий белок, не обладающий биологической активнос/ью, был назван препроинсулином или преинсулином. В нем с/ N-конца цепи есть сигнальный гидрофобный 23-членный пептид, соединенный с в-цепью будущего инсулина (30 остатков), с С-конца расположена А-цспь инсулина (21 остаток), а между В- и А-цепями находится вставочный пептид (30-35 остатков у разных видов) (рис. 27). Сигнальный и вставочный пептиды вариабельны у разных видов животных. В цистернах шероховатого ретикулума на пути из полисом в секреторные гранулы препроинсулин сначала подвергается протеолизу с N-конца, в результате чего отщепляется сигнальный 23-членный пептид, «протаскивающий» прегормон через мембрану.

В результате препроинсулин превращается в проинсулин — одноцепочечный полипептид, который состоит из 81-86 аминокислотных остатков (М.м — 9500) и обладает низкой биологической активностью. В секреторных гранулах происходит превращение проинсулина в инсулин путем ферментативного выщепления вставочного пептида. Данный процесс протекает двухстадийно при участии двух групп ферментов: специфической трипсиноподобной эндопептидазы (превращающего фермента), вызывающей расщепление участков Apr-Apr и Лиз-Apr; карбоксипептидазоподобных ферментов (карбоксипептидаз В), отщепляющих 3 Apr и 1 Лиз.

В результате действия этих ферментов образуется активная двухцепочечная форма инсулина (51 аминокислотный остаток, М.м — 5700), молекула связывающего или С-пептида (26-31 остаток у разных видов) , 3 молекулы аргинина и 1 молекула лизина. Сущность механизма активации в данном случае сводится к выщеплению из молекулы проинсулина вставочного пептида, что обеспечивает необходимую для проявления высокой биологической активности взаимную пространственную ориентацию цепей А и В, связанных двумя дисульфидными мостиками.

Описанный принцип активации белково-пептидных гормонов в процессе их биосинтеза, по-видимому, универсален, но может варьироваться в деталях деградации молекул предшественников и в особенностях тканевой локализации стадий процесса. Так, одноцепочечный пептид — паратгормон — образуется в клетках околощитовидных желез в результате последовательной деградации его крупномолекулярных предшественников с N-конца их молекулы (Кемпер и др., 1974, 1976). В полисомах сначала синтезируется препропаратгормон, состоящий из 115 аминокислотных остатков. После отщепления от N-концевой части прегормона 25-членного гидрофобного фрагмента образуется паратгормон (90 остатков аминокислот). Из прогормона в секреторных гранулах клеток железы образуется паратгормон после отщепления 6-членного фрагмента от N-конца прогормональной молекулы.

Из преатриопептида (151 аминокислотный остаток) в миокарде образуется сначала проатриопептид в результате отщепления с N-конца 25-членного сигнального фрагмента. Из последнего затем выщепляются АНФ (124-151 остаток в прегормоне) и кардиодиллатин (26-92 остатка в преформе).

источник

Классификация и синтез гормонов

Содержание

Классификация гормонов и их синтез [ править | править код ]

Все известные гормоны могут быть разделены на группы в зависимости от своего химического состава и способа синтеза следующим образом: 1) стероиды; 2) пептиды/белки; 3) амины.

Стероидные гормоны [ править | править код ]

Стероидные гормоны являются производными холестерина; к этой группе относятся половые стероиды (андрогены, эстрогены, прогестины), которые продуцируются в половых железах, а также глюкокортикоиды и минералкортикоиды, которые синтезируются надпочечными железами. У человека основным андрогеном или мужским половым гормоном, циркулирующим в крови, является тестостерон. Подобным образом эстрогены представляют собой семейство женских половых гормонов. У человека основным эстрогеном является эстрадиол, а в группе прогестинов преобладает прогестерон. Кортизол является основным глюкокортикоидом у человека, а альдостерон — основным минералкортикоидом.

Поскольку предшественником всех стероидных гормонов является одно и то же соединение — холестерин, то основным фактором, определяющим преобладающий продукт эндокринной железы, будут ферментативные пути биосинтеза. Вместе с тем из-за строго определенных отклонений в ферментативном синтезе в продуктах, секретируемых железой, наряду с основным обычно выявляются небольшие количества другого гормона. Например, основная масса стероидов, которые синтезируют семенники, представлена тестостероном, но наряду с ним в небольших количествах образуется еще и кортизол, появление которого обусловлено присутствием небольшого количества ферментов, входящих в состав пути биосинтеза этого стероида.

Скорость образования стероидных гормонов определяется, как и в случае всех прочих ферментативных процессов, активностью фермента, определяющего скорость цепи реакций в целом, т. е. фермента, катализирующего самую медленную реакцию в биохимическом каскаде. Для всех стероидных гормонов такой ограничивающей скорость реакцией является превращение холестерина в прегненолон. Таким образом, факторы, которые увеличивают скорость образования стероидов, главным образом ускоряют формирование прегненолона, а также увеличивают потребление эндокринной железой холестерина из крови (Rhoades, Pflanzer, 2003).

Эндокринные железы, которые продуцируют стероиды, не способны накапливать вновь синтезированный гормон, поэтому по мере синтеза стероид выделяется в систему кровообращения и, соответственно, скорость секреции гормона в кровь равна скорости его продукции в клетках эндокринной железы.

Пептидные гормоны [ править | править код ]

Белково-пептидные гормоны представляют собой аминокислотные цепи. В случае, если количество аминокислотных остатков в цепи не превышает 20, гормон обычно называют пептидным, если цепь включает 20 аминокислотных остатков или более, гормон называют белковым (Goodman, 1994). Примерами пептидных гормонов являются окситоцин, вазопрессин и соматостатин. В количество (-100) белковых гормонов, описанных к настоящему времени, входят инсулин, гормон роста, кальцитонин и глюкагон. Некоторые из этих белков существуют как относительно простые, одиночные аминокислотные цепи, тогда как другие характеризуются наличием дисульфидных связей, соединяющих различные участки полипептидной последовательности, и имеют сложную четвертичную структуру. Некоторые белковые гормоны могут даже состоять из нескольких субъединиц, объединенных вместе в единую структуру.

Независимо от своего конечного строения все белково-пептидные гормоны синтезируются в эндокринных клетках подобно всем остальным белкам. Это означает, что синтез предшественников белковопептидных гормонов происходит на рибосомах при участии тРНК и мРНК в виде гораздо более длинных цепей но сравнению с теми, которые обнаруживаются в составе активного гормона. Такие препрогормоны содержат сигнальную информацию, указывающую, что белок предназначен для выделения из клетки. Первоначальные модификации этих молекул происходят в эпдоплазматическом ретикулуме, там, где располагаются рибосомы, и включают протеолитические реакции, которые приводят к удалению аминокислотных составляющих, включая сигнальную последовательность, и соответственному укорочению цепи. Сформировавшиеся в результате этих процессов прогормоны попадают затем в комплекс Гольджи, где подвергаются дальнейшему протеолитическому расщеплению и, возможно, присоединению молекул углеводов (гликозилирование) или фосфатных групп (фосфорилирование). После завершения этих модификаций от комплекса Гольджи отсоединяется участок мембраны, формирующий везикулу, в которой заключен сформированный гормон. Эта секреторная везикула остается в цитоплазме эндокринной клетки до момента получения соответствующего сигнала, стимулирующего повышение концентрации ионов кальция в клетке. Это в свою очередь приводит к тому, что секреторная везикула сливается с плазматической мембраной клетки и выделяет гормон во внеклеточное пространство путем экзоцитоза. Обычно запас пептидно-белковых гормонов в клетке ограничен, поэтому сигнал, стимулирующий секрецию клеткой гормона, допускает и его дополнительный синтез (Rhoades, Pflanzer, 2003).

Протеолитическое расщепление прогормона во время синтеза гормонов белковой природы приводит к большому разнообразию гормонов, продуцируемых эндокринной системой. Одна и та же молекула-предшественник может подвергаться различным модификациям, приводящим к образованию разнообразных конечных продуктов. Возможно, наилучшим примером подобных процессов является предшественник проопиомеланокортина (ПОМК), который содержит аминокислотные последовательности нескольких белково-пептидных гормонов, в число которых входят адренокортикотропный гормон (АКТГ), β-эндорфин и β-липотронный гормон (Krieger et al., 1980; Chretian, Seidah, 1981). Каким будет основной гормон, производимый конкретной эндокринной железой, синтезирующей ПОМК, будут определять специфические протеолитические ферменты, которые экспрессируют клетки этой железы. Например, клетки передней доли гипофиза содержат набор ферментов, который обеспечивает формирование АКТГ в качестве основного конечного продукта образования прогормона ПОМК. В то же время нейроны головного мозга, которые также продуцируют ПОМК, содержат ферменты, которые расщепляют эту молекулу-предшественник таким образом, что секретируется преимущественно β-эндорфин. Альтернативные варианты образования ПОМК обнаружены в плаценте, репродуктивных органах, желудочно-кишечном тракте и легких (Liotta et al., 1982; Margioris et al., 1982). Такая специфическая продукция различных гормонов из одного общего предшественника в зависимости от наличного спектра ферментов обладает определенным сходством с особенностями процессов биосинтеза стероидов.

Аминокислоты [ править | править код ]

Амины также известны под названием гормонов — производных аминокислот, включают соединения, образованные из аминокислоты тирозина. В эту группу входят тиреоидные гормоны (тироксин Т4 и трийодтиронин Т3) и катехоламины (адреналин и норадреналин). Несмотря на то что все они происходят от общей молекулы-предшественника, тиреоидные гормоны и катехоламины различаются во многих аспектах, включая их синтез, транспорт в кровеносной системе и механизм воздействия на клетки-мишени. Эти группы аминов будут рассмотрены по отдельности с учетом особенностей их биосинтеза.

Формирование тиреоидных гормонов зависит от поглощения фолликулярными клетками щитовидной железы тирозина и минерального йодида. Тирозин используется в качестве основы для построения тироглобулина, который представляет собой крупный гликопротеин, накапливающийся в фолликулярных клетках в значительных количествах. При поглощении йодида из крови тирозиновые остатки тироглобулина подвергаются йодированию посредством многоэтапной реакции, которая оканчивается формированием Т4 либо Т3, в зависимости от количества атомов йода, связавшихся с тироглобулином. Первоначально тироглобулин взаимодействует с одним или двумя ионами йода, что приводит к образованию монойодтирозина (МИТ) или дийодтирозина (ДЙТ) соответственно. На следующем этапе энзиматического синтеза тиреоидных гормонов к молекуле тирюглобулина присоединяется еще два атома йода, благодаря чему МИТ превращается в Т3, а ДЙТ — в Т4. На этом этапе тиреоидные гормоны представляют собой часть крупного комплекса тироглобулина, который запасается в клетках желез. После стимуляции секреции тироидного гормона протеолитические ферменты в фолликулярных клетках расщепляют запасенный тироглобулин, что приводит к освобождению гормонов Т3 и Т4, а также их последующему выделению в кровяное русло.

Катехоламины [ править | править код ]

Катехоламины — адреналин и норадреналин также образуются на основе тирозина, однако их синтез происходит в клетках мозгового слоя надпочечников. Ткань мозгового слоя надпочечников в действительности представляет собой модифицированный компонент симпатической части вегетативной нервной системы. Мозговая ткань надпочечников получает сигнал непосредственно от нервных окончаний симпатической нервной системы и представляет собой пример нейроэндокринной функции.

Образование катехоламинов происходит в хромаффиниых клетках мозгового слоя надпочечников путем многоэтапного биосинтеза. Сначала тирозин при участии тирозингидролазы превращается в 3,4-дигидроксифенилаланин (допа). Эта реакция является лимитирующей скорость процесса образования катехоламинов. Допа затем преобразуется в допамин, который в свою очередь превращается в норадреналин, основная масса последнего подвергается метилированию ферментом фенилэтаноламин-N-метилтрансферазой (PNMT) с образованием адреналина. Как адреналин, так и норадреналин являются катехоламинами, однако стахиометрическое соотношение этих соединений на этапе синтеза и выделения из надпочечников составляет 1 : 4. Несмотря на это, по содержанию в крови норадреналин превосходит адреналин, однако основная масса этого норадреналина продуцируется симпатической нервной системой, где он выполняет функцию нейротрансмиттера и оттуда попадает в кровь. Вместе с тем основным катехоламином, циркулирующим в системе кровообращения, является адреналин (Hedge et al., 1987).

После образования катехоламины могут накапливаться в клетках железы, где происходил их синтез, в виде хромаффинных гранул. Стимуляция симпатической нервной системы приводит к выделению катехоламинов путем типичного экзоцитоза и усилению активации тирозингидролазы, последнее приводит к увеличению продукции катехоламинов хромаффинными клетками и восстановлению внутриклеточных депо катехоламииов (Rhoades, Pflanzer, 2003).

источник

Пептидные гормоны

К пептидным гормонам относятся окситоцин, вазопрессин, гастрин, глюкагон, инсулин и другие.

Окситоцин — 9-членный пептид, продуцируемый задней долей гипофиза.Окситоцин уже через 20—ЗО с после внутривенного введения в количестве всего лишь 1 мкг стимулирует выделение молока молочными железами. Кроме того, по мере приближения родов усиливается чувствительность к окситоцину мышц матки, сокращающихся под его воздействием. Поэтому данный гормон способствует нормальному протеканию родов, причем именно это вещество позволяет роженице не связывать болевые ощущения при родах с новорожденным, позволяет забыть боль при родах. Этот гормон можно назвать гормоном заботы и любви. Он влияет на психо-эмоциональное состояние женщин. Сразу после родов он вырабатывается в большом количестве для формирования нежного и заботливого отношения в системе ребенок-мать.

Вазопрессин по структуре и функциональной активности сходен с окситоцином. Однако его действие направлено в основном на регуляцию водного обмена, он повышает кровяное давление. В дикой природе у тех животных, которые вырабатывают много окситоцина и вазопрессина, например, у лебедей и мышей-полевок образуются устойчивые пары.

Гастрин — I7-членный пептид, выделяемый слизистой желудка. Он стимулирует секрецию желудочного сока.

Инсулин — белок, вырабатываемый в клетках поджелудочной железы, он регулирует углеводный обмен, способствуя проникновению глюкозы в клетку, снижает активность ферментов, расщепляющих гликоген в печени. Кроме инсулина поджелудочная железа вырабатывает еще два гормона – глюкагон (антагонист инсулина) и липокаин (регулятор обмена липидов).

Механизм действия пептидных гормонов.

Пептидные гормоны не проникают внутрь клеток – мишеней, они взаимодействуют с белковыми рецепторами, расположенными на наружней стороне поверхности плазматической мембраны. Подавляющее большинство гормонов пептидной природы действуют по так называемому аденилатциклазному механизму: комплекс белка-гормона с рецептором активирует фермент аденилатциклазу, ускоряющую образование циклического АМФ (Рис.14). Ц-АМФ обладает способностью активировать особые ферменты — протеинкиназы, которые катализируют реакции фосфорилирования различных белков с участием АТФ. При этом в состав белковых молекул включаются остатки фосфорной кислоты. Главным результатом этого процесса фосфорилирования является изменение активности фосфорилированного белка. В различных типах клеток фосфорилированию в результате активации аденилат-циклазной системы подвергаются белки с разной функциональной активностью. Например, это могут быть ферменты, ядерные белки, мембранные белки. В результате реакции фосфорилирования белки могут становятся функционально активными или неактивными. Такие процессы будут приводить к изменениям скорости биохимических процессов в клетке-мишени.

Гормоны – производные аминокислот (прочие гормоны)

К группе прочих гормонов относятся адреналин и норадреналин, вырабатываемые мозговым слоем надпочечников; гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин.

Адреналин и норадреналин являются производными протеиногенной аминокислоты тирозина

Эти гормоны вызывают повышение кровяного давления (кроме сосудов мозга и легких), усиливают сердечную деятельность, сокращение гладкой мускулатуры, активирует гликогенфосфорилазу, липазу, способствуют расслаблению мышц бронхов и кишечника. Эти гормоны действуют по аденилатциклазному механизму.

Тироксин (тетрайодтиронин) и трийодтиронин также являются производными тирозина (Рис.32), они влияют на активность многих ферментов, локализованных в митохондриях, регулируют процессы биологического окисления в организме, обмен жиров и воды, влияют на развитие организма в целом. Щитовидная железа – основное депо йода в организме. У китов в этой железе содержание йода достигает 1 г/кг. При гиперфункции щитовидной железы усиливаются окислительные процессы, нарушается сердечная и психическая деятельность, наблюдается общее истощение организма, пучеглазие (базедова болезнь).

Рис.32. Строение гормонов щитовидной железы

источник

БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫЕ ГОРМОНЫ

БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫЕ ГОРМОНЫ — обширная группа гормонов, вырабатываемых различными эндокринными железами, по структуре являющихся белками или пептидами. Наибольшее количество белково-пептидных гормонов секретируется гипофизом: окситоцин, вазопрессин, альфа- и бета-меланоцитостимулирующие гормоны, адренокортикотропный гормон (АКТГ), липотропный гормон, гормон роста, лактогенный, лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный гормоны. Поджелудочная железа вырабатывает да гормона — инсулин и глюкагон, околощитовидная железа — паратгормон и щитовидная железа — тиреокальцитонин. Большая группа пептидных гормонов секретируется гипоталамусом; их называют рилизинг-гормонами гипоталамуса, так как они стимулируют выделение гормонов передней доли гипофиза (от английского realease — выделяю).

По химическому строению белково-пептидные гормоны крайне разнообразны. Большая часть белково-пептидных гормонов является простыми пептидами, молекула которых состоит из одной пептидной цепи, содержащей различное количество аминокислотных остатков,— от 3 в тиреотропин-рилизинг-гормоне гипоталамуса до 198 в лактогенном гормоне. Окситоцин и вазопрессин содержат в своих молекулах по 9, а меланоцитостимулирующий гормон — 13, бета-меланоцитостимулирую щий гормон — 18, глюкагон — 29, тиреокальцитонин — 32,АКТГ — 39, паратгормон — 84, бета-липотропный гормон — 91 и гормон роста — 191 аминокислотный остаток, алфа- и бета-Меланоцитостимулирующие гормоны, глюкагон, АКТГ, паратгормон и бета-липотропный гормон не содержат дисульфидных связей. Окситоцин, вазопрессин и тиреокальцитонин содержат одну, гормон роста — две и лактогенный гормон — три дисульфидные связи. Химическое строение инсулина отличается от структуры всех других гормонов. Молекула инсулина состоит из двух пептидных цепей (А, состоящей из 21, и В — из 30 аминокислотных остатков), связанных друг с другом двумя дисульфидными мостиками. Особую группу белково-пептидных гормонов составляют гормоны гипофиза: лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный, являющиеся сложными белками — гликопротеидами. Активная молекула этих веществ образуется путем соединения двух неактивных субъединиц (фльфа и бета) с помощью нековалентных связей.

По биологическому действию белково-пептидные гормоны крайне разнообразны. Рилизинг-гормоны гипоталамуса стимулируют секрецию соответствующих тройных гормонов гипофизом. Окситоцин и вазопрессин регулируют транспорт воды в организме и стимулируют сокращение гладкой мускулатуры матки и кровеносных сосудов, альфа- и бета-Меланоцитостимулирующие гормоны повышают образование кожных пигментов. Глюкагон и инсулин регулируют углеводный обмен, тиреокальцитонин и паратгормон — фосфорно-кальциевый обмен, липотропный гормон — жировой обмен, гормон роста — обмен белков, жиров и углеводов и стимулирует общий рост организма, лактогенный гормон увеличивает образование молока в молочных железах. Другие белково-пептидные гормоны гипофиза (АКТГ, лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный) активируют функцию соответствующих эндокринных желез, коры надпочечников, гонад и щитовидной железы.

Помимо гипофиза и других желез, белково-пептидные гормоны вырабатываются также плацентой, которая секретирует в кровь соматомаммотропин, сходный по химической структуре и биологическим свойствам с гипофизарным гормоном роста, и хорионический гонадотропин, сходный с лютеинизирующим горбоном. К белково-пептидным гормонам относят также секретин — пептид, состоящий из 26 аминокислотных остатков. Он вырабатывается слизистой оболочкой тонкой кишки и через кровь стимулирует секрецию панкреатического сока. К белково-пептидным гормонам относят иногда ангиотензин, обладающий гипертензивным действием и стимулирующий секрецию надпочечником альдостерона, а также брадикинин и каллидин, стимулирующие сокращение гладкой мускулатуры. Эти вещества являются окта-, нона- и декапептидами и образуются из специфических белков плазмы под влиянием протеолитических ферментов.

Клиническое применение. Многие белково-пептидные гормоны получают синтетическим путем и применяют в клинике для лечения заболеваний желез внутренней секреции, при нарушениях обмена веществ и других заболеваниях.

источник