Глава 3.2. Эластин
Вторым важным белком межклеточного матрикса является эластин, содержащийся в больших количествах в коже, стенках кровеносных сосудов, связках, легких, там, где необходимы резиноподобные свойства: высокая прочность на разрыв и способность растягиваться в несколько раз в длину и сжиматься после снятия нагрузки. Эластин содержит около 800 аминокислотных остатков. В его составе много неполярных аминокислот: глицина, валина, аланина, а также пролина и валина, совсем нет гидроксилизина, немного гидроксипролина. Из-за наличия большого количества гидрофобных аминокислотных остатков эластин не может сформировать устойчивую глобулу и стабильные вторичные и третичные структуры, а принимает множество конформаций с примерно одинаковой свободной энергией. Это приводит к возникновению необходимых белковых свойств. Молекулы эластина связаны поперечными сшивками в разветвленную сеть. Для эластина характерны сшивки между двумя, тремя, четырьмя и т. д. остатками лизина и аллизина с образованием дегидролизиннорлейцина (ДЛНЛ), восстановление которого дает лизиннорлейцин (ЛНЛ), и десмозинов (рис. 3.11).
а б
Рис. 3.11. Образование поперечных сшивок в эластине: а дегидролизиннорлейцин (ДЛНЛ), б десмозин. Поперечные сшивки в эластине образуются путем взаимодействия одного остатка лизина и одного остатка аллизина (а) и одного остатка лизина и трех остатков аллизина (б). Гидрогенолиз ДЛНЛ приводит к генерации лизиннорлейцина (ЛНЛ) (согласно [16])
Для образования десмозина три остатка лизина окисляются лизилоксидазой в аллизин, далее два аллизина взаимодействуют, образуя продукт альдольной конденсации (ПАК), а лизин вступает в реакцию Шиффа с остатком аллизина, на следующей стадии реакции ПАК конденсируется с основанием Шиффа с образованием замещенного пиридиниевого кольца, т. е. десмозина. ПАК может вступить в реакцию и с остатком гистидина, что приведет к генерации альдольгистидина.
Свойства эластичности, т. е. способность растягиваться и сжиматься в разных направлениях, обусловлены наличием поперечных сшивок между пептидными цепями эластина с неупорядоченной, случайной конформацией. Эластин синтезируется как растворимый мономер (тропоэластин). Он приобретает свою внеклеточную нерастворимую форму после образования сшивок.
десмозин альдольгистидин .
Эластин характеризуется очень медленным обменом. При снижении образования десмозинов уменьшается количество поперечных сшивок в эластине, что приводит к уменьшению прочности на разрыв, вялости, растяжимости, истонченности и проявляется в виде частых пневмоний, аневризмов аорты, дефектов клапанов сердца. Снижение активности лизилоксидазы, дефицит меди или пиридоксина, нарушение всасывания меди также могут вызывать нарушения в структуре эластина.
Эластин медленно гидролизуется пепсином и эластазой, расщепляющей пептидные связи, образованные карбоксильными группами алифатических аминокислот. Эластаза, выделяемая во внеклеточное пространство нейтрофилами, является активной протеазой. В легочной ткани разрушение эластина приводит к потере эластичных свойств, разрушению альвеол и развитию эмфиземы легких. В норме эластаза нейтрофилов ингибируется 1-антитрипсином, синтезируемым в печени и альвеолярными макрофагами, защищающими легкие от действия эластазы. При недостатке антитрипсина повышается риск развития эмфиземы легких.