PEPTIDELE ACTIVE

Endotelinele reprezinta o familie de peptide noi cu o activitate biologica deosebita. In 1988, M. Yanagisawa §i alti savanti au capatat din cultura endoteliului vascular un peptid cu un elect biologic foartc pronuntat, numft endotelina. Timp dc zece ani s-a cfectuat un studiu amplu referitor la peptida respectiva, receptorii ci, enzima - endotelin convertaza §i inhibitorii ei.
Endotelinele sunt cei mai efectivi factori vasoactivi. Sunt implicate in patogenia unor forme de maladii hipertonice, ischemii renale, hemoragii subarahnoidale. Este determinat rolul lor in infarctul miocardic, aritmiile cardiace.
De rind cu endotelina-1 (ET-1), un peptid biciclic din 21 aminoacizi, s-au depistat §i alte 2 izoforme - ET-2 §i ET-3, codificate probabil de gene diferite. Aceste peptide sunt marea speranta a savantilor pe viitor! Toate trei endoteline in mod diferit sunt expresate in tesuturile vasculare. Primele doua au o activitate majora de vasoconstricton.
Sunt donate $i seevenate 2 tipuri de receptori (ET-A $i ET-B), care s-au depistat atit in endoteliul vaselor, cit §i in rinichi, plamini, suprarenale, tesutul nervos. Constrictia vaselor e mediata de ET-A receptori, structuri fixatoare de G-proteina; pe cind inductia receptorilor ET-B conduce atit la constrictia, cit §i la dilatarea vaselor. Functia acestor receptori e cuplata cu activarea fosfolipazei C $i A,, cu majorarea nivelului de Ca2+ intracelular, fonnarea intensiva a prostaciclinei §i/sau tromboxanului A,. ET-1 §i ET-3 in tesutul nervos intensified sinteza fosfoinozitfosfatului.
ET-1 apare ca rezultat al proteolizci limitate a endotelinei majore - (B = ET) in trei etape:
a) hidroliza protcolitica a preproendotelinei-1 la Arg(92) in endotelina-l-Lys- Arg (40) sub actiunca convcrtazei (E,);
b) hidroliza capatului C-terminal B = ET-1-Lys-Arg(40) la B = ET-l-(38) de o carboxipeptidaza (E,);
c) scindarea premergatorului B-ET-1 la legatura Trp(21) = Val (22) cu formarea endotelinei ET-1, etapa determinata de convertaza respectiva (E3).
Schematic:
Pre-Pro-ET-1 B=ET-1-Lys-Arg(40) B-ET-1 (38)
e3 „ Endotelina-1
E3 (enzima endotelin convertaza - ECE-1) este o metalproteinaza din grupa celor fixate in membrana, care participa in procesingul postsccrctorial al hormonilor peptidici §i neui'opeptidclor. Are unelc proprietati asemanatoare cu familia Zn2’ - metaloproteazelor. In centrul activ este restul Tyr §i regiunea fixatoare de Zn2+.
E depistata enzima ECE (endothelin-converting enzyme) in majoritatea tesuturilor. Activitatea ei e determinata atit prin metode imunochimice, cit §i prin testare biologica. Ea prezinta un dimer cu subunitatile de 120-130 kDa fixate prin punti disulfidice. Splaisingul altemativ a demonstrat variante ale ECE ca grupa N terminals e diferita, cu o specificitatc selectiva la substraturi. ECE-1 arc o specificitate mare la B-ET-1 si mult mai putin efectiva la ET-2 si ET-3. Aceste date presupunprezenta enzimei in mai multc izoforme ale F.CE- 1 (1 oc §i 1(3).
-40-
ECE-2, o alta endotelin convertaza, in 59% e omoloaga cu ECE-1 - o expresie majora e depistata in tesuturile crcicrului. Ambele enzime au structuri de baza comune: sunt proteine intcgrale membranare de tip II, ce contin o secventacu Zn2’ caracteristica; au 10 site-uri glicozil, cu o localizare nu chiar identica, sunt inhibate de aceia§i inhibitori cu diferita sensibilitate.
ECE-2 hidrolizeaza B-ET-1 mai efectiv decit B-ET-2 §i B-ET-3. Dar cea mai esentiala dcosebire e pH optim pentru forma 2, care este egal cu 5,5, §i enzima e neactiva la valori neutre, optime pentru ECE-1. Prezcnta, de asemenea, a ECE-2 in tesuturile neendoteliale demonstreaza ca acest ferment fimctioneaza ca enzima extra- $i intracelulara, responsabila de hidroliza intraveziculara a precursomlui ET-1, sintetizat in aparatul Golgi. Cele prezentate presupun 2 tipuri de sinteza a endotelinelor: extra §i intracelulara.
Sunt depistate §i enzime ce degradeaza fiziologic endotelinele «mature»- metaloendopeptidaza cu pH optim de 5,5; «endotelinaza» (serin proteinaza).
Endotelina ?i, corespunzator, ECE regleaza tonusul vaselor §i, in general, cardiohemodinamica. Peptidul participa la patogenia hipertensiei esentiale - inhibitorii ECE previn dezvoltarea hipertensiei pulmonare in experiment. Efectele sunt dependente de functionarea sistemului renina-angiotenzina.
S-au depistat unele efecte neurologice ale ET-1 §i ET-3, modificari in reactiile de comportare, efect central cardiorespirator.
In prezent se presupune ca endotelinele, de rind cu alti reglatori ca histamina, bradikinina, angiotensina II, participa la relisingul diferentiat al adrenalinei §i/sau noradrenalinei din suprarenale in stres (situatii extremale). Esential e rolul lor in reglarea starii functional a endoteliului - stratului intim arterial §i venos din diferitele vase ale organismului. Dereglarile metabolismului nonnal al endotelinelor, expresia intensiva a precursorilor §i receptorilor respectivi, activitatea majora a ECE devin factori de dezvoltare a proceselor patologice din organism, motiv care impune investigarea unor metode de control §i de reglare a activitatii lor in organism - inhibitor'll metaloproteazelor. Inhibitor clasic sc considera fosfoamidonul. Mult mai activ este analogul tiorfanului. In baza corupuijilor acidului fosfonic s-au sintetizat inhibitori ai ECE, foarte putemici §i sclectivi. Sunt utilizati §i analogi ai ET-1, care blocheaza activitatea ECE atit in vitro, cit $i in vivo.
In ultimii ani se confirma ca unele peptide cu o structura foarte simpld, predominant din glicina §iprolina (PG, GP, PGP, GPGG), poseda o activitate biologicd deosebitd referitor la coagularea singelui, actiunea protectoare a mucoasei, nociceplie. La aceste peptide se alatura $i PGc (ciclic) depistat in creier. O particularitate deosebita a acestor fragmente, ce contin prolina tenninala, este stabilitatea majora in lluidele organismului fa(a de altele (de mii de ori).
Aceste peptide au ca sursa $i alimentclc, caci e stabilit ca tripeptidele ce contin prolina sunt absorbite de celulele endoteliale intestinale nescindate. Un precursor al lor poate fi $i enterostatina (APGPR), precum si colagcnul si elastina.
Compartimentalizarea stricta a proceselor permite rcalizarea unor fiinctii diametral opuse, de exemplu, acidul glutamic, glicina, care indeplinesc atit rol plastic, cit §i energetic ?i servesc drept neurotransmitatori. Asemenea compartimentalizare e reala si pentru
-41 -
precursorii peptidelor reglatoare (PR). Determinant poate fi tesutul, organul, precum §i repartitia locala a proteazelor.
S-a stabilit ca aceste peptide blocheaza agrcgatia trombocitelor, formarea trombinei $i a fibrinei; sunt inhibitori ai fibrinazei (XIIIa). Posibil ca aceste peptide simple ce contin prolina (fragmcnte ale colagenului $i clastinei) sunt factori endogeni cu actiune de antitromboza $i trombolitica.
Prolincomponentele peptidice, PGP §i GPGG, amplified rezistenta mucoasei gastrice la actiunea factorilor nocivi, devenindprotectori antiulcerop. Este inhibata endo- §i exosecretia pancreasului, motorica stomacului, utilizarea alimentelor (anorexia) de enterostatina (pentapeptida APGPR).
Peptida GPc are efect stimulator in consolidarea memoriei, posibil se formeaza din colagen sau elastina.
Peplidele scurte, ce contin prolina, sunt activatori ai hemolaxisei, favorizeaza formarea superoxidului, neutralizeaza analgezia provocata de morfina. Comparind structure peptidelor respective, se presupune dependenta efcctului de prezenta prolinei la capatul N-sau C-tenninal al peptidei.
Carnozina - dipeptida (3-alanil-L-histidina, extrasa in anul 1900 din mu§chiul scheletal. In prezenta acestei dipeptide, mu§chiul izolat de broasca se contracts ca §i la acumularea cantitatilor mari de lactat; pi a camozinei este de 6,9, iar a anserinei - 7,1 - ultima este derivatul ei metilat. Acc§ti compu^i sunt ideal adaptati pentru rolul de tampon in regiunea fiziologica a pH - au o cota pina la 40%.
NH
-CH->— CH—NH—C—CH2 — CH,— NH,
I
COOH
O
Carnozina
Capacitatea tampon protonica marimea (I- se masoara in “slake” §i se determina dupa numarul de mkmol NaOI I sau I IC1, necesari pentru a modifica pH a 1 g tesut cu o unitate - de la 6 la 7 sau 6,5 - 7,5. Se considera ca §i peptidele inrudite iau parte la reglarea activitatii enzimatice, la diminuarca reactiilor oxidante.
Datelc experimentale confinna ca carnozina prczinta un antioxidant multifunctional, capabil sa inactiveze radicalii liberi, sa formeze compu§i chelati cu metalele prooxidante (Cu) §i poseda capacitatea de a forma conjugate cu produse aldehidice toxice de oxidarc a lipidelor. in prezenta camozinei, limita Heiflik se cxtindc - celula din cultura imbatrinc§tc mult mai lent. Posibil, e §i rczultalul unic al efectului diferit al camozinei ca: izvor al histidinei, imunostimulator §i neurotransmiter etc.
Glicozilarea nefennentativa a proteinelor este un proces dependent de virsta, activ in diabet. Formarea lcgaturilor transversale intre polipcptidele modificate §i proteinele normale este cauza complicatiilor in diabet. S-a confirmat ca carnozina este un agent antiglical natural, ce se contine preponderant in mu§chii albi cu o glicoliza intensiva. Carnozina indusa de aldchida malonica inhiba formarea in proteine a legaturilor transversale, precum $i fonnarca gmparilor carbonilice in proteine, specifice la imbatiinirea proteinelor $i celulelor. Carnozina e capabila sa rcactioneze cu metil-glioxalul §i, indusa
-42-
dc cl, preintimpina modificarile proteice. Camozina protejeaza celulele de actiunea toxica a aldehidelor §i cetonelor.
Proteinele glicate sunt imunogcne, iau parte la generare in procesul de imbatrinirc a autoantigenelor. E stabilit ca camozina glicata nu e mutagena, spre deosebire de aminoacizi. Ea inhiba reactia de glicare a lizinei, moduleaza toxicitatea produsului pentru cultura celulelor.
Imbatrinirea proteinelor este insotita de acumularea polipeptidelor aderante, indeosebi ale celorcecontingrupa carbonil. Ultimeleapar ca rezultataloxidarii radicalilor aminoacidici de FAO, precum §i la interactiunea produselor oxidarii lipidelor- aldehida malonica §i hidroxinonenalii - cu lizina §i in al treilea rind, in procesul de glicare in care aldehidele toxice indue fonnarea gruparilor carbonil in proteine.
S-a constatat ca camozina nu doar se fixeaza de gruparca carbonil din proteine, dar §i moduleaza activitatea lor, inhibind fonnarea legaturilor transversale in proteine, ca rezultat al generarii complexului proteina-carbonil-camozin aduct.
Deocamdata nu e clar unde anume are loc fonnarea acestui complex: in interioml celulei sau in afara ei?
Care estc soarta proteinelor camozilate?
Posibil ca reprezinta o forma a lipofuscinei - pigmentul imbatrinirii. Lipofuscina are o natura foarte heterogena ?i efectele ei sunt controversate. E enorm de multa in tesuturile bogate in camozina- nervos §i tnuschi, creier. Posibil ca forma lipofuscinei fara camozina e capabila sa reactioneze cu alte macromoleculc cclulare.
O alta varianta ar fi proteoliza - scindarea de un sistem deproteozome. Camozina mascheaza gruparilc carbonil, care sunt rezistente $i chiar pot inhiba fimetia proteozomelor. S-a constatat ca in prezenta camozinei se activeaza metabolizarea unor proteine greu metabolizante.
Gmpele carbonil se fonneaza $i la oxidarea fosfolipidelor (etanolamina) membranare. La depurinizarc §i depirimidinizare a DNA, cu scindarea legaturilor glicozidice, se fonneaza o molecula de D-oxiriboza cu proprietati toxice aldehidice. Camozina fixeaza, posibil, $i aceste fonne toxice, inhibind formarea legaturilor transversale proteina - DNA, cu participarea aldehidelor, §i mic§oreaza numaml de aderatii cromozomiale in cultura celulara. Camozina favorizeaza procesele de detoxifiere. O data cu imbatrinirea, concentratia camozinei se mic§oreaza: nivelul coreleaza cu durata vietii. Indivizii care au o statura inalta sunt asigurati cu longevitate mai mare.
Biosinteza camozinei: se sintetizeaza din fi-alanina ^i histidina, reachC QataJizata de carnozin sintaza. P-alanina — aminoacid neproteinogen se produce in ficat ca metabolit final in degradarea uracilului ?i a timinei. Celulele capabile de sinteza poseda $i un sistem benefic de transport al acestui aminoacid. Cu cit celulele sunt mai diferentiate, absorbtia (3-ala este mai efectiva. In oligodendrocite viteza maxima de sinteza corespundc capacitatii majore de expresie a protcinei - mielina - marker al diferenticrii oligodendrocitelor in creier.
Camozina e legata de celulele neurogliei, care pot absorbi rapid camozina marcata pi int-un mecanism activ de transport al dipeptizilor. E prezenta camozina in neuronii senzitivi, impreuna cu acidul glutamic, ce marcheaza rolul de neuromediator in acest
-43-
proces. In secretie se considera ca sunt prezente mai multe mecanisme (depolarizare membranara, tumefierea astrocitelor cauzate de ionii K*, invcrsarea mecanismclor de transport). Se confirma mecanismul vezicular, exocitoza determinata de Ca2+.
Camozina este un inliibitor selectiv al NO-dependent-activare a guanilatciclazei, ce o poate utiliza ca remediu efectiv la tratarea sepsisului, cancerului, astmului, migrenei, toate fiind legate de activarea sistemului de semnalizare intracelular: NO-Gc solubila- GMPc.
Hidroliza camozinei e cauzata de 2 izoenzime: 1) camozinaza tisulara (citozolica) ?i
2) cea serica(KF.3.4.13.3 §i KF3.4.13.20). Fonna tisulara e zincodependenta §i poate fi stabilizata de alte metale bivalente (Cd >Mn »Zn »Co).
Camozina mare$te de 2-3 ori longcvitatea celulelor cultivate in vitro. E stabilit efectul de intinerire a celulelor senile. Camozina distruge celulele transformate sau cancerigcnc. In amestec cu pimvatul (acidul oxaloacetatul §i a-cetoglutaratul), efectul se mic§oreaza. Citralul, izocitratul, fumaratul, succinatul $i malatul nu influenteaza asupra efectului citotoxic al camozinei.
Efectul camozinei poate consta in:
a) diminuarea gradului sau exprimarca efectelor care conduc la includcrea mecanismelor ce blocheaza ciclul cclular. De exemplu: poate favoriza mic$orarea lungimii fragmentelor pierdute in DNA-telomerica sau diminueaza metilarea DNA;
b) micsorarea efectelor fiziologice determinate de modificarile in RNA, ce ar favoriza indepartarea momentului de oprire terminals a diviziunii celulelor. Un astfel de efect s-ar manifesta in intinerirea fenotipului celular, care se obscrva la cultivarea celulelor in vitro cu camozina. Camozina, posibil, inhiba glicoliza, de altfel $i fonnarea de ATP in celulele cancerigene. Acest efect e reversibil la adaosul piruvatului.