Катаболизм белков. 
Биология

В клетке имеются две системы, осуществляющие узнавание и деградацию белков и белковых структур в различных физиологических и патологических ситуациях: появление дефектных пептидов, недостаток питательных веществ и энергии, структурные перестройки в ходе онтогенеза, необходимость удаления инфекционных агентов, белковых агрегатов и др. Одна система — ирогеосомная — производит к разрушению, главным образом, короткоживущих пептидов, как правило, связанных с функционированием сигнальных механизмов клетки, другая — лизосомная (аутофагическая) — осуществляет деградацию долгоживущих белков и белоксодержащих компонентов (белковых агрегатов, секреторных гранул, органелл и др.). Протеосомная система представлена сложным надмолекулярным комплексом — протсасомой (рис. 3.72). Последняя представляет собой полый цилиндр, сформированный надстроенными друг над другом четырьмя кольцами, каждое из которых состоит из семи белковых субъединиц. Внутренний объем протеасомы подразделяется на три камеры — большую центральную и две малые, на полюсах. В центральной камере происходит гидролиз белков (до олигопептидов от 5 до 24 аминокислотных остатков). Назначение малых камер заключается в специфическом узнавании пептидов, подлежащих разрушению и переносе их в центральную камеру, а также в обеспечении взаимодействия протеасомы с регуляторными химическими сигналами. Необходимо специально отметить, что белки, подлежащие уничтожению, маркируются особой меткой — пептидом убиквитином, который ковалентно присоединяется к их молекуле. Основными звеньями аутофагической системы являются лизосомальиый аппарат, цитоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, микротрубочки. Аутофагия является сложным многоэтапным процессом и находится под контролем регуляторных систем клетки. Сначала происходит образование аутофагосом (ограниченных мембраной участков цитоплазмы, содержащих белковые структуры, подлежащие деградации), их миграции в зону концентрации лизосом, слияние аутофагосом с лизосомами, гидролиз белков, освобождение аминокислот и олигопептидов в гиалоплазму.

Рис. 3.72. Протеасома:

а — вид с торца; б — вид сбоку; в — поверхностная модель Следует иметь в виду, что катаболизм белков далеко не всегда означает хаотический и исчерпывающий гидролиз их молекул до аминокислот. Часть белков с помощью специальных ферментов подвергается частичному расщеплению (по определенным локусам полипептидной молекулы) с образованием конечного набора пептидов. При этом для каждой ткани характерен специфический набор пептидных фрагментов. Установлено, что многие из них обладают выраженной биологической активностью. В частности, бета-казоморфины и геморфины (продукты расщепления казеина молока и гемоглобина соответственно) улучшают деятельность сердца, стимулируют иммунитет, способствуют высвобождению инсулина бета-клетками поджелудочной железы, обладают психотропным действием (уменьшает чувство тревоги и страха, снижают эмоциональную напряженность), участвуют в регуляции боли. Кинетензин (продукт гидролиза сывороточного альбумина) увеличивает проницаемость микрососудов (посредством стимуляции высвобождения гистамина тучными клетками), а также усиливает сократительную активность гладкой мускулатуры кровеносных сосудов и кишечника. Тафтсин, образующийся в результате ферментативной деградации иммуноглобулина G, проявляет выраженную иммуномодуляторную активность (стимулирует деятельность клеток-фагоцитов, в первую очередь, макрофагов и нейтрофилов), усиливает гемопоэз в красном костном мозге, оказывает противоопухолевое действие.