Дагестанская государственная медицинская академия (г. Махачкала) Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии» (2004 год, выпуск 1), под редакцией проф., д.м.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника Полиамины (спермин, спермидин, путресцин и кадаверин) являются обязательными компонентами всех биологических систем – от вирусов до клеток животных. Многочисленные исследования указывают на первостепенную роль полиаминов в регуляции различных биологических процессов, протекающих в живой клетке. Регулирующее действие полиаминов, по-видимому, связано с их влиянием на синтез белка и нуклеиновых кислот. При действии на организм факторов внешней среды, особенно в экстремальных состояниях, значительно изменяется метаболизм белков и нуклеиновых кислот. Охлаждение теплокровного организма приводит к значительным изменениям метаболизма в целом, прежде всего в обмене белков. Гибернация и искусственная гипотермия вызывают снижение, а затем и прекращение включения аминокислот в белки плазмы всех органов, что свидетельствует о прекращении процессов синтеза белка [1]. Имеются данные о полном подавлении синтеза белка в период гибернации [2]. Из этого следует, что супрессия синтеза белка при гибернации связана с подавлением трансляционной инициации и элонгации. Известно, что полиамины участвуют в стабилизации молекул ДНК и тем самым предотвращают ее денатурацию [3,4]. Путресцин и другие полиамины участвуют в регуляции постсинтетической модификации белков: они ингибируют активность протеиназ рибосом [5]. При различных стимулирующих (физиологических и фармакологических) воздействиях активность ключевого фермента – орнитиндекарбоксилазы (КФ 4.1.1.17), определяющего уровень синтеза полиаминов возрастает [6]. Физико-химические свойства полиаминов определили их влияние на метаболизм клетки через модификацию активности ряда ферментов. Влияние полиаминов на белки мозга при низких температурах может быть связано с их способностью комплексироваться с компонентами мембран. Путресцин, спермин, и спермидин снижают уровень автогемолиза эритроцитов [7]. В пользу мембранного эффекта свидетельствует тот факт, что при добавлении (10-7м) путресцина в культуре нервных клеток снижается содержание цАМФ. Высокая концентрация путресцина стимулирует накопление цАМФ. Влияние на активность ферментов в определенной степени может зависеть от способности спермина и путресцина ингибировать процесс перекисного окисления липидов при гипотермии [8]. С этой способностью может быть связано стабилизирующее действие полиаминов на лизосомальные мембраны мозга при гипероксии [9]. Полиамины оказывают влияние на различные ферменты, участвующие в синтезе и метаболизме ДНК. Они могут как стимулировать, так и ингибировать активность ДНК-полимеразы [10]. В клетках млекопитающих полиамины стимулируют инициацию синтеза ДНК, а также оказывают сильное влияние на репликацию ДНК [3]. В опытах in vitro полиамины оказывают стимулирующее воздействие на активность ДНК-зависимой РНК-полимеразы [11]. Воздействие полиаминов распространяется и на другие ферменты, участвующие в метаболизме нуклеиновых кислот (ДНК-азы, РНК-азы, нуклеотидилтрансферазы и др.), что указывает на тесную связь метаболизма нуклеиновых кислот с полиаминами. Являясь компонентами белоксинтезирующего аппарата, полиамины участвуют в биосинтезе белка и действуют как на уровне трансляции, так и на уровне транскрипции, а также стабилизируют структуру рибосом и полисом. Существенная роль полиаминов заключается в инициации образования пептидов путем изменения конформации рибосом [10]. Показано, что путресцин обладает противосудорожными свойствами [12], а также наряду со спермином участвует в защите клеточного хроматина от ионизирующей радиации [4]. Таким образом, полиамины играют важную регуляторную роль, главным образом в процессах, связанных с биосинтезом белков и нуклеиновых кислот. Биосинтез белков и нуклеиновых кислот претерпевает существенные изменения при действии на организм экстремальных факторов среды и при различных патологиях. Полиамины, благодаря своим физико-химическим свойствам выполняют функции адаптогенов. Они повышают резистентность организма к действию экстремальных факторов среды. Защитный эффект полиаминов проявляется в регуляции интенсивности свободнорадикальных реакций, перекисного окисления, активности ряда ферментов, стабилизации биомембран. Несмотря на то, что молекулярно-биологические функции полиаминов до конца не выяснены, совершенно очевидно, что они играют важную роль в метаболизме и функционировании белков, нуклеиновых кислот и других макромолекул.
ЛИТЕРАТУРА 1. Жегунов Г.Ф., Вонг Л., Джордан М. Транспорт аминокислот и синтез белков у сусликов при гибернации и искусственной гипотермии // Укр. биохим. журн. – 1993. т.65, №6 – с.25-29. 2. Frerichs et al. Suppression of protein synthesis in brain during hibernation involves inhibition of protein initiation and elongation // Proc. Nat. Acad. Sci. USA – 1998. – 95, №24. – p. 14511 – 14516 3. Tabor C.W., Tabor H. Polyamines // Annu. Rev. Biochem. – 1984. – 53. – p. 749 – 790. 4. Chin Song-mao, Oleinick Nancy L. Radioprotection of cellular chromatin by the polyamines spermine and putrescine // Radiat. Res. – 1998. – 149, №6. – p. 543 – 549. 5. Левянт М.И., Былинский В.С., Орехович В.Н. Ингибиторы катепсина (протеиназы рибосом). Полиамины – естественные ингибиторы протеиназы // Биохимия. 1979. т.44, №8. – с. 1454 – 1459. 6. Russell D.H. Ornithine decarboxylase as a biological and pharmacological tool. // Pharmacology. 1980. – 20, №3. – p. 117 – 129. 7. Vanella A. et al. Effect of polyamines on autohemolysis: studies on normal and thalassemic children. – Acta haemotol., 1980. – Vol. 63, №4. – p. 226 – 229. 8. Симмалавонг Сантисук. Перекисное окисление липидов в мозгу при гипотермии и возможная его химическая коррекция: Автореф. дисс. канд. биол. наук. – Ростов-на-Дону, 1992. – 21с. 9. Кричевская А.А., Цветненко Я.З., Шугалей В.С. Полиамины мозга крыс при экстремальных воздействиях // Механизмы пластичности мозга. – Махачкала, 1982. – т.1. – с. 194. 10. Menyhart J., Grof J. A termeszetes polyaminok bioilogiaja // Biologia. – 1976. – 24, №2. – p. 81 – 110. 11. Blair D.G.R. Activation of mammalian RNA polymerases by polyamines // Int. J. Biochem. – 1985. – 17, №1. – p.23-30. 12. Lysenko A. et al. Biochemical peculiarities of delta sleep inducing peptide and putrescine anticonvulsive properties // J. Neurochem, - 1998. 15, №2. – p. 165 – 172.
|