НАУЧНЫЕ РАБОТЫ/

Лактоферрицин: пептид лактоферрина с антимикробными, антивирусными, антиканцерными, и иммунологическими свойствами.

J. L. Gifford, H. N. Hunter, and H. J. Vogel

Тезисы.

Пептид лактоферрицин (ЛФцин) может быть получен из мультифункционального белка лактоферрина (ЛФ) путем ограниченного протеолиза ферментом пепсином в кислых условиях. В организме физиологические условия для этой реакции наблюдаются в желудочной полости. ЛФцин является большей частью N-концевого функционального домена нативного белка и обладает рядом защитных свойств ЛФ, причем некоторые активности лактоферрицина на несколько порядков сильнее, чем у интактного белка. ЛФцин обладает сильными антимикробными и слабыми антивирусными активностями, а также проявляет противоопухолевые и иммуномодуляционные свойства. В этом обзоре мы рассматриваем современные данные об известных свойствах ЛФцин и механизмах действия этого пептида. Исследования последних лет указывают на то, что ЛФцин может интернализироваться в клетку, проникать в ядро, и работать как транскрипционный фактор. Помимо этого, мы рассмотрим структурные и динамические характеристики ЛФцина, а также связь между структурой и активностью этого пептида.

Введение.

Лактоферрин - представитель семейства трансферринов, гликопротеин с Mw~80-kDa и способностью связывать железо. Этот белок преимущественно находится в секреторных выделениях животных, таких как молоко, слезная жидкость, слюна, бронхиальная жидкость, и плазма. ЛФ хранится во вторичных гранулах полиморфонуклеарных лейкоцитов (PMN). Физиологические функции природного ЛФ в настоящее время активно обсуждаются, но ведущая роль этой молекулы в первичной защите организма и ее многофункциональность не вызывают сомнений. Полная трехмерная структура ЛФ показывает высокую гомологию со строением других представителей белкового семейства трансферринов. Существенное различие наблюдается в N-концевой области, где у молекулы ЛФ располагается позитивно заряженная уникальная аминокислотная последовательность. Важность этого участка для защитных свойств белка ЛФ подтверждается таким фактом, что после отщепления N-концевого домена под действием кислой протеиназы пепсина полученный пептид сохраняет большинство протекторных функций нативного ЛФ, а в некоторых случаях оказывается более активным, чем интактный белок ЛФ. Этот олигопептид, названный лактоферрицин, привлекает большой интерес исследователей в связи с широким диапазоном защитных свойств, которые он проявляет. В настоящем обзоре обсуждаются последние данные о структуре различных ЛФцинов, а также их защитные (антибактериальные, антивирусные, антипаразитические, и фунгицидные) свойства, противоопухолевые, и иммуномодуляционные активности.

Структура лактоферрицинов.

К настоящему времени особенно хорошо изучены две молекулы ЛФцина, которые получают из человеческого и коровьего лактоферрина, и они названы чЛфцин и кЛФцин соответственно. Хотя оба пептида являются положительно заряженными, у них наблюдаются существенные структурные различия в первичной последовательности и размерах, например, аминокислотная гомология составляет только 69% (1,2). Первичная структура кЛФцина хорошо изучена и представлена 25-аминокислотными остатками, что соответствует 17-41 остаткам нативного белка кЛФ, и которые образуют внутримолекулярную дисульфидную (S-S) петлю (рис.1a) (3). Последовательность аминокислот, которые образуют, чЛФцин по разным данным варьируют. Вначале предполагали, что это пептид с 2-мя дисульфидными мостиками, который соответствует 47 первым аминокислотам молекулы чЛФ, но масс спектрометрические анализ показал, что чЛФцин содержит 49 N-концевых аминокислотных остатка интактного белка (рис.1б) (3,4). В составе пептида чЛФцина есть дисульфидная петля той же длины, как и у кЛФцина, но второй мостик охватывает всю структуру в цикл, который в 2 раза больше, чем у кЛФцина. Различия в аминокислотной последовательности приводят к различиям и в трехмерной структуре этих пептидов. Методом ЯМР показано, что в водных растворах пептид кЛФцин образует структуры, которые отличаются от его структуры в составе нативного полипептида (5). При низкой концентрации солей пептид теряет свою альфа-спиральную конформацию и формирует структуру бета-складчатого слоя (рис.2А,В). При образовании такой структуры лактоферрицин проявляет амфипатическую природу с полярным распределением гидрофобных и полярных остатков (рис.2В) Такой конформационный переход молекулы ЛФц наблюдали при анализе и обсчете молекулярно-динамических изменений, причем, при 250мМ концентрации соли такого перехода не происходит (6). Для пептида чЛФцин наблюдается противоположная картина – конформация пептида не изменяется в водной среде и альфа-спиральная структура сохраняется, и соответствует той, которая наблюдается у интактного белка чЛФ (рис.3А,В) (4). Такое устойчивое поведение молекулы чЛФцин в водной среде определяется, видимо, ее более длинной последовательностью, чем у кЛФцина. Это позволяет пептиду иметь дополнительные внутримолекулярные водородные связи, что и определяет более стабильную альфа спиральную структуру молекулы чЛВц по сравнению с пептидом кЛФц. После освобождения ЛФц из нативного белка чЛФ этот пептид теряет бета-структуру благодаря дополнительным двум остаткам пролина (Р33, Р34), которые входят в состав петли. Человеческий ЛФц в полярном растворе, также как и кЛФц, проявляет амфотерные свойства (рис. 3В), причем его гидрофобная часть значительно больше, что и определяет способность чЛФц образовывать димерные структуры в водных растворах (4). Амфотерная природа молекулы ЛФц с ярко выраженной гидрофобной частью и позитивно заряженным доменом позволяет сравнивать их с другими известными защитными пептидами. К настоящему времени открыты около 900 пептидов с антимикробными свойствами, которые выделены из различных организмов - растений, насекомых, беспозвоночных, и позвоночных, включая человека. Большинство из них обладают амфотерными свойствами с положительно заряженной гидрофильной частью (7).

Рисунок 1.

Первичная структура лактоферрицинов в однобуквенном коде. Выделены положительно заряженные аминокислоты. (А) – структура кЛФц, (В и С) – структура чЛФЦ (13, 4).

Антибактериальная активность.

Многочисленные исследования убедительно показали, что ЛФц, полученный из различных организмов, проявляет антибактериальную активность, как бактерицидную, так и бактериостатическую, против широкого диапазона Грам- и Грам+ бактерий (Таблица 1) (8-12). Отсутствие узкой специфичности, а также то, что L и D – энантиомеры ЛФц сохраняют это активность, указывают на общую природу атакуемой молекулы бактериальной мембраны и первым кандидатом такой атаки считают мембранные фосфолипиды (13).

Липополисахарид (ЛПС), входящий в состав внешней мембраны Грам-отрицательных бактерий, и слой тейхоевой кислоты, который окружает цитоплазматическую мембрану Грам+ микроорганизмов, имеют отрицательный заряд, что приводит к электростатическому взаимодействию этих бактериальных компонентов с положительно заряженной частью пептида ЛФц. Эксперименты in vitro в дальнейшем полностью подтвердили наличие такого механизма первичного взаимодействия лактоферрицинов с мембранами патогенных микроорганизмов и даже показали высвобождение молекул ЛПС из наружной мембраны Грам-отрицательный бактерий после инкубирования их с ЛФц (8,14,15). Обратная картина наблюдается для здоровых клеток эукариот – в состав их наружных мембран преимущественно входит нейтральный фосфатидилхолин, который, являясь по своей природе цвитерионом, экстраполирован своей полярной частью на поверхность мембраны. Взаимодействие положительно заряженных пептидов с этой частью молекулы фосфатидилхолина происходит с очень низкой аффинностью.

После первичного связывания с микроорганизмом ЛФц проходит через клеточную стенку и взаимодействует с бактериальной цитоплазматической мембраной. Процесс этого перехода мало изучен, но считается, что в Грам- отрицательных бактериях ЛФц проходит клеточную стенку по механизму схожему с эндоцитозом, который сам пептид и инициирует (16). Эксперименты с синтетическими пептидами, которые содержали последовательность соответствующую N-концевой половине S-S петли ЛФц, показали, что такие пептиды в присутствии ЛПС самоорганизуются в олигоструктуру, где пептиды организованы так, что эта сложная структура имеет гидрофобный и гидрофильный домены (17). При взаимодействии поликатионной части этого комплекса с полианионной поверхностью бактериальной внешней мембраны происходит нарушение ее целостности, что и позволяет пептидам проникнуть к цитоплазматической мембране и далее внутрь клетки, что позволяет ЛФц атаковать внутриклеточные компоненты. Такой молекулярный механизм транспорта ЛФц подтверждается цитологическими работами с использованием высокоразрешающей микроскопии, где показаны специфические мембранные изменения у бактерии после контакта с пептидом ЛФц (8,10).

Рисунок 2.

Грам-положительные бактерии также подавляются ЛФц (18), что объясняется отсутствием наружной клеточной стенки и прохождением пептида по еще неизвестному механизму через слой тейхоевой кислоты, образующий мембрану этих микроорганизмов. Эффект ЛФц на цитоплазматическую мембрану бактерий полностью не изучен. Другие антимикробные пептиды могут образовывать поры в мембране или полностью разрушать ее (7), тогда, как ЛФц не вызывает видимых физических изменений мембранного слоя (19). Тем не менее, исследования показывают, что обе формы пептида ЛФц инициируют изменения в проницаемости мембраны, что приводит к проникновению небольших ионов в цитозоль клетки и нарушению трансмембранного электрохимического и кислотного градиента (14,20,21). Например, для кЛФц было показано, что этот пептид проникает в цитозоль обоих Грам- и Грам+ бактерий, что позволяет предположить, что мембранная деполяризация микроорганизма вызывается вмешательством пептида во внутриклеточный метаболизм (22). Высказывается гипотеза, что ЛФц проникает в клетку по механизму, близкому к тому, который проявляют аргинин-богатые пептиды, которые спонтанно интернализируются бактерией и называются пенетратинами (19). Эти пептиды образуют мицелярные структуры на цитоплазматической мембране микроорганизма с последующим формированием гидрофильного углубления, через которое они проникают в цитозоль (23). Ряд работ in vivo подтверждают, что ЛФц проходит через мембранный барьер именно по такому механизму (8,14). Интересно, что пептиды класса пенетратины могут проникать и через ядерную мембрану, что указывает на возможность транскрипционной активности ЛФц в клетке бактерии. Данные исследований вторичной структуры различных антимикробных пептидов указывают на то, что пептиды с преимущественно альфа спиральным строением проходят мембранный барьер хуже, чем пептиды с бета-складчатым слоем (24). Это, возможно, объясняет несколько более высокую антимикробную активность кЛФЦ по сравнению с чЛФц.

Цитоплазма клетки содержит много полианионных молекул, которые могут взаимодействовать с ЛФц. Настоящие исследования показывают, что ЛФц способен ингибировать биосинтетические процессы макромолекул у Грам- и Грам+ бактерий (18). В случае с Bacillus subtilis небольшие концентрации ЛФц в среде приводили к ингибированию синтеза ДНК, РНК, и полипептидов. При этом у бактерии наблюдаются морфологические изменения, приводящие к спорулированию микроорганизма. Действие ЛФц на Грам- микробы имеет другой характер и проходит через несколько стадий – некоторые исследователи считают, что механизм этого взаимодействия такой же, как у защитного пептида эпидецин (25). Первая фаза контакта пептида ЛФц с микроорганизмом активирует защитный метаболический ответ бактерии (СОС-ответ), который приводит к снижению синтеза ДНК и последующему усилению белкового синтеза и образованию новых филаментов клеток Escherichia coli. На следующем этапе ЛФц ингибирует синтез белка, возможно, взаимодействуя с белоксинтезирующей системой, что приводит к гибели патогена. Бактерицидное действие ЛФц не является уникальным – подобным образом с бактериями взаимодействуют пептиды индолицидин (26) и небольшие аргинил - и триптофан-богатые пептиды, генерируемые из человеческого лизоцима (27), которые тоже проходят через липидный барьер и ингибируют полипептидный синтез микроорганизмов.

Рисунок 3.

Внимание исследователей в последнее время привлекает изучение механизма взаимодействия ЛФц с мембранами клеток, особенно микроорганизмов. Как говорилось ранее, обе формы ЛФц образуют амфотерные структуры, что позволяет им взаимодействовать с отрицательно заряженной мембраной. Положительно заряженные группы полярного домена пептида ЛФц взаимодействуют с отрицательными группами мембраны. Установлено, что суммарный заряд пептида должен составлять +4 для прочного связывания с поверхностью патогена (28) – это подтверждается следующими фактами: 1) мышиный ЛФц с двумя остатками глютаминовой кислоты в полярном домене не обладает антибактериальной активностью (таблица 2) (29) и 2) удлинение С-концевой последовательности за счет добавления амидированных аминокислот приводит к усилению бактерицидных свойств пептидов ЛФц (13,28). Остатки аргинина в функциональном домене ЛФц могут образовывать ионные и дополнительно водородные связи с поверхностными группами мембраны, что определяет не только прочность связывания ЛФц с клеткой, но и приводит к разрушению мембранного слоя (30). После закрепления ЛФц на мембране, его липофильная часть взаимодействует с гидрофобным слоем цитоплазматической мембраны и дестабилизирует упаковку фосфолипидов. Для этого этапа очень важен остаток триптофана в структуре ЛФц – если в структуре пептида присутствуют два этих остатка, то бактерицидная активность ЛФц наиболее оптимальна (рис. 4). При добавлении третьего триптофана в производные ЛФц наблюдается максимальное разрушение мембранного слоя вокруг места посадки пептида на мембрану (31). Этот факт объясняет, почему кЛФц проявляет большую бактерицидную активность по сравнению с другими ЛФц, которые содержат в гидрофобном домене только один триптофан (таблица 2) (29).

Таблица 1. Антимикробные и антивирусные свойства лактоферрицинов.

Интересные данные, полученные с помощью замещения Трп в составе ЛФц на модифицированные производные этой аминокислоты, позволили установить, что ароматические свойства индольной системы триптофана определяют его «якорную» функцию при закреплении пептида на мембране.

Рисунок 4.

Модуляция антибактериальной функции ЛФц в зависимости от содержания остатков триптофана в гидрофобном домене пептида (31)

Замена Трп неприродным аналогом Tpc (b-[2-(2,2,5,7,8-pentamethylchroman-6-sulphonyl)-indol-3-yl]alanine) приводит к усилению бактерицидной активности ЛФц (32). Более удлиненный боковой радикал этого аналога глубже проникает в строму мембраны и вызывает ее большую дезинтеграцию, разрушая структуры, формируемые фосфолипидами. Интересно, что это проявляется в большей степени для мембраны Staphylococcus aureus чем для Escherichia coli, что позволяет синтезировать высокоспецифические аналоги ЛФц против определенных групп микроорганизмов, выбирая различные неприродные производные триптофана (33). Тем не менее, в этом подходе есть определенные ограничения, так как с определенного уровня усиления антибактериальной активности ЛФц, пептид начинает проявлять гемолитическую активность и поражать клетки хозяина (28).

Важность аминокислотных остатков аргинина и триптофана для активностей ЛФц еще раз подчеркивает важность двух этапов взаимодействия пептида с мембраной бактерии – ионного и гидрофобного. Трехмерный анализ для коротких 6- и 11-аминокислотных аналогов, которые взаимодействуют с неприродными мицеллами, показывает, что остатки Трп проникают в мембранный слой, тогда, как Арг реагирует с поверхностью мицеллы (34). Это также было показано для циклического 11-ак производного пептида ЛФц с повышенной антибактериальной активностью (35).

Таблица 2.

Аминокислотная последовательность гомологичного района у различных лактоферрицинов.

В настоящее время используется компьютерный подход для определения первичных структур аналогов ЛФц с модифицированными свойствами – для этого используется определенная программа, определяющий показатели активности в зависимости от количественных и структурных параметров (QSAR), и многофакторный математический анализ. Компьютерный метод учитывает общий заряд пептида, аффинность к мицеллам, липофильность, и помогает установить структуры производные ЛФц с модулированными антибактериальными свойствами (36,37). Многофакторный анализ и QSAR включают такие начальные параметры, как минимальный общий заряд +4 (28), отсутствие остатков глутаминовой кислоты (табл.2), возможность удлинения С-концевой части за счет амидированных остатков до 11-ак (13,28), а также свойства аргинина образовывать 2 типа связей – электростатические и водородные, с поверхностью мембраны и вклад гуанидиновой группы в усиление этих взаимодействий (30). Программа QSAR определяет физико-химические параметры молекулы (альфа-спираль, липофильность, условия ВЭЖХ и проч.). Теоретический анализ продемонстрировал высокую корреляцию с экспериментальными данными, полученными для синтетических пептидов – аналогов ЛФц (рисунок 5) (38).

Антигрибковые и антипаразитические активности.

Помимо подавления болезнетворных бактерий ЛФц (особенно кЛФц) обладает ингибирующей активностью к некоторым грибковым возбудителям заболеваний, включая Candida albicans и ряд дерматофитов (Таблица1) (8,39-41). Современные данные показывают, что ЛФц обладает минимум двумя механизмами подавления роста и развития этих патогенов. Обе формы ЛФц могут взаимодействовать с мембраной Candida albicans и нарушать протоновый транспорт через наружный барьер (39,41). Помимо этого, ЛФц вызывает структурные изменения в цитозоле клетки – анормальная агрегация цитозольных компонентов наблюдается в клетках C. albicans (стадия бластоконидии) после инкубирования с пептидом ЛФЦ с нарушениями синтеза и секреции АТФ из митохондрий. Интересно, что этот АТФ при нормальном развитии заболевания секретируется в окружающую среду и вызывает перфорирование и лизис клеток хозяина (41,42). Другой механизм, который проявляет ЛФЦ, заключается в модуляции пептидом защитной системы организма – ЛФц активирует иммунные клетки – полиморфонуклеарные лимфоциты, которые выполняют важную роль в подавлении и ингибировании роста Candida (43). Взаимодействие лимфоцитов с ЛФц приводит к генерации супероксид ионов, через активирование протеин-тирозин киназного сигнала и НАДФН оксидазного комплекса (42). Фагоцитарная и антикандозная активности полиморфонуклеарных лимфоцитов прямо коррелируют с концентрацией супероксид иона. Пептид ЛФц также модулирует каскад реакций через активацию митогенной протеинкиназы (MAPK) и протеинкиназы С, увеличивая экспрессию нитроксидсинтазы (iNOS), продукцию NO, и генерирование дефенсинов и лактоферрина нейтрофилами (42,44). Активность ЛФц против простейших (табл.1) пока не получила полного экспериментального объяснения (45-47). Известно только, что клеточная поверхность Toxoplasma gondii на стадии тахизоитов несет отрицательный заряд и пептид ЛФц, связываясь с мембраной, разрушает ее. Очень возможно, что это приводит к экстракции внутриклеточных биомолекул в окружающую среду, что приводит к активации защитных систем организма.

Рисунок 5.

Корреляция между экспериментальной и предсказанной программой QSAR антибактериальной активностью (?M) различных производных пептида ЛФц.

* В эксперименте использовались E. coli (A) и S. aureus (B), результаты взяты из (38).

Антивирусная активность.

Противовирусное действие пептида ЛФц намного слабее, чем антивирусная активность нативного белка лактоферрина. Те не менее, ЛФц проявляет некоторый ингибирующий эффект на ряд вирусов (таблица 1), причем активность природного интактного белка ЛФ против этих же вирусов примерно в семь раз выше, чем у пептида, что указывает на существование в структуре полипептида других функциональных участков не входящих в последовательность ЛФц (48-52). Сюда можно отнести домен молекулы ЛФ, который связывается с гепарин сульфатом (ГС) и глюкозаминогликанами (ГАГ) - карбогидратами, которые являются типичными участками связывания вируса на поверхности клеток хозяина (48). Связывая эти молекулы, ЛФ защищает клетку-мишень от проникновения в нее вируса по конкурентному механизму. ЛФц содержит последовательность, которая отвечает за связывание с карбогидратами, и естественно было предположить, что этот пептид должен взаимодействовать с ГС, ГАГ, и, таким образом, блокировать адсорбцию вирусной частицы (52,53) на поверхности клетки хозяина. Но в действительности ЛФц обладает несколько другим механизмом инактивации вируса (54). Получены данные, которые показывают, что пептид может напрямую взаимодействовать с вирусом и блокировать его адсорбцию на клетки. Вполне возможно, что ЛФц, проникая внутрь клеточного ядра (см. выше), выполняет функцию эффектора и усиливает экспрессию белков, которые отвечают за защиту организма от вирусной инфекции. Как отмечалось ранее для антибактериальной активности, общий заряд пептида и расположение положительных аминокислотных остатков в пептиде является важным и при проявлении противовирусной активности ЛФц (54). Стабильность вторичной структуры пептида тоже очень важна – восстановление внутримолекулярного дисульфидного мостика и разворачивание цикла приводит к потере антивирусной активности обоих форм ЛФц. Установлено также, что альфа спиральная структура менее активна, чем бета складчатый слой (57), это может служить объяснением того, что кЛФц более активен, чем чЛФц против некоторых вирусов (54). Выявлен ряд структурных особенностей, которые коррелируют с антивирусной активностью ЛФц. Сюда относят гидрофобность, молекулярную массу, и расстояние между заряженными и гидрофобными аминокислотными остатками после формирования вторичной структуры пептида ЛФц, и т.д. (54).

Противоопухолевая активность.

Пептиды ЛФц, как и интактная молекула ЛФ, демонстрируют антиканцерные свойства против целого ряда раковых клеточных линий, включающих лейкемию (58,59), фиброкарциному, меланому и кишечную карциному (60), причем эффективная концентрация ЛФц, которая подавляет опухолевые клетки, не влияет на нормальные клетки. Лфц атакует больную клетку, связываясь с ассиметрично ориентированными молекулами фосфолипидов, которые присутствуют на мембранах раковых клеток (61). После связывания с клеткой, ЛФц изменяет структуру ее мембраны и активирует Ca2+/Mg2+ эндонуклеазу и оксидант-зависимый механизм апоптоза (программируемой смерти клетки). Как непосредственно происходит эта активация пока неясно, но установлен интересный факт, что когда вместо ЛФц используются липосомы с катионными группами, происходит такая же активация апоптоза опухолевых клеток (62).

Структурные параметры, которые определяют противоопухолевую активность пептида, точно такие же, как и те, которые отвечают за антибактериальные свойства ЛФц. Например, мышиный ЛФц, содержащий в цикле два остатка глютаминовой кислоты, не обладает антиканцерными свойствами (табл.2), очень важен высокий общий заряд пептида, причем максимальная противоопухолевая активность наблюдается при заряде +7 (63). Пептид должен содержать два домена – гидрофобный и катионный (64), потому что взаимодействие ЛФц с больной клеткой происходит, как и с клеткой микроорганизма, в две стадии (см. выше). Функция остатков Трп в липофильном участке также заключается в «фиксации» ЛФц на мембранной поверхности, поэтому замещение этого остатка на производное Tbt [b-(2,5,7-Tri-tert-butyl-indole-3-yl)alanine] увеличивает активность пептида против канцерных клеток (32). И, наконец, стабильная вторичная структура также определяет устойчивый антиканцерный ответ, тогда, как для подавления бактерий ЛФц не зависит от присутствия циклической структуры (60). Видимо, вторичная структура пептида важна при транспорте ЛФц внутрь эукариотической клетки. Компьютерное QSAR моделирование новых противоопухолевых пептидов – производных ЛФц также хорошо коррелирует с экспериментальными результатами и является весьма перспективным для фармакологии (64).

Иммуномодуляторная роль ЛФц.

ЛФц обладает рядом иммуномодуляционных свойств. Известно, что микробные биомолекулы, которые освобождаются в окружающую среду при делении патогена или его гибели, включают эндотоксин (ЛПС) и неметилированный CpG-содержащий олигонуклеотид, которые активируют воспалительный процесс в организме (65). С другой стороны, обе формы ЛФц проявляют высокую аффинность к эндотоксину (8,14), а кЛФц связывает неметилированные CpG-содержащие олигонуклеотиды (66) и таким образом могут проявлять антивоспалительную активностью. Нейтрализуя микробные молекулы, ЛФц ингибирует активацию иммунных клеток и синтез провоспалительных цитокинов, таких, как интерлейкины и фактор некроза опухоли альфа которые вызывают воспалительный процесс, что может привести к сепсису и летальному исходу (67). Существуют данные, которые указывают на противовоспалительный эффект ЛФц даже в присутствие провоспалительных цитокинов, например, как интерлейкин-6 (69).

Еще один механизм супрессии воспалительного процесса лактоферрицином это ингибирование классической реакции комплемента, которая ведет к образованию пор в мембране микроорганизмов (70-72). Исследования показывают, что ЛФц, как и интактный ЛФ, ингибируют реакцию классического комплемента через подавление формирования С3 конвертазы (73). Интересно, что защитные пептиды животных альфа-дефенсины также ингибируют этот провоспалительный метаболический путь (74).

И, наконец, ЛФц может модулировать иммунный ответ, проникая в клеточное ядро и функционируя как транскрипционный фактор, активирующий гены, которые отвечают за синтез антивоспалительных и других защитных факторов. Естественно, ЛФц может действовать на ДНК опосредованно, через активацию или ингибирование других транскрипционных факторов.

Эффект синергизма.

Экспериментально установлено, что обе формы ЛФц являются эффективными синергетическими агентами, когда используются в комбинации с антибиотиками или фунгицидными препаратами при лечении. Такое действие объясняется, прежде всего, нарушением проницаемости мембраны патогена под действием пептида (75) и разрушением протонового градиента, что приводит к ингибированию функционирования АТФ-зависимых мембранных насосов (40,76). Эффект синергизма наблюдается и при использовании ряда антивирусных препаратов, например, ЛФц препятствует проникновению вируса герпеса в клетку-мишень и, тем самым, усиливает действие препарата ацикловирина, нуклеотидного аналога, который подавляет вирусную репликацию (77). Способность пептидов ЛФц усиливать действие общих антимикробных и антивирусных фармацевтических агентов используется не только для подавления резистентных патогенов, но и для снижения появления новых видов болезнетворных микроорганизмов с устойчивостью к антибиотикам.

Заключение.

Надо отметить, что на настоящем этапе изучения ЛФц очень важным являются эксперименты in vivo, что позволит найти практические применения для многофункциональности этого пептида. Были получены очень важные доказательства того, что пептид ЛФц образуется в желудочном отделе кишечника из лактоферрина, который гидролизуется пищеварительной протеиназой пепсином (78), а также непосредственно в местах воспаления и/или бактериальной инфекции, где нативная молекула ЛФ атакуется бактериальными и животными протеолитическими ферментами (3,79). Образование и накопление пептида способствует ингибированию роста бактериальной популяции в местах, где генерируется ЛФц (80,81), а также подавлению развития метастазов, процессов ангиогенеза, которые индуцируются раковыми клетками, и, как результат, уменьшению размеров злокачественных опухолей у лабораторных животных (58,60). Современный геномный и протеомный анализ не только лактоферрицин - обработанных патогенных организмов, но и клеток животных, которые поражены вирусом или являются опухолевыми, поможет более глубоко понять молекулярные механизмы защитных функций этого многофункционального пептида.

Список литературы: