Лекция_Окислительные повреждения белков_Часть-2

Лекция_Окислительные повреждения белков_Часть-2

Фрагментация полипептидных цепей

Процесс фрагментации белков инициируется гидроксильным или гидропероксильным радикалами путем отрыва водорода у α-углеродного атома полипептидного остова молекулы с локализацией на этом атоме свободной валентности. Причем, α-углеродный атом в составе полипептидной цепи (но не у свободных аминокислот) является одним из главных участков молекулы для атаки активными радикалами. Для осуществления свободнорадикального расщепления полипептидной цепи обязательным условием является наличие в среде кислорода. Общая схема фрагментации белка при комбинированном действии гидроксильного радикала и молекулярного кислорода может быть представлена в следующем виде (где R₂ - боковая группировка аминокислоты у атакуемого α-углеродного атома):

В аэробных условиях, но уже при участии О₂^-•, атака полипептидной цепи гидроксильным радикалом ведет к образованию пероксирадикальных интермедиатов, облегчающих расщепление пептидных связей до амидного и карбонильного пептидов. Механизм этого процесса предложен Гаррисоном (1962 г):

Образование гидропероксида аминокислотного остатка происходит и в результате непосредственного взаимодействия супероксидного радикала с радикалом на α-углеродном атоме. Наблюдается конкуренция между молекулярным кислородом и НО₂^• за радикальный центр, что не отражается на конечном результате - расщеплении полипептидного остова белка.

Механизм фрагментации полипептидных структур может включать и стадию образования алкоксильных радикалов (RО^•) на α-углеродном атоме. В этом случае α-С-гидропероксид, в присутствии ионов железа и меди разлагается на α-С-алкоксильный радикал с выделением НО^-. Радикалы этого типа вызывают быструю реакцию расщепления полипептидного остова (константа скорости которой составляет около 107 с^-1) в участке между α-углеродом и углеродом карбонила с образованием радикала ^•С(О)NHR. Если же α-С-радикал принадлежит С-концевому остатку - наблюдается реакция декарбоксилирования с выделением анион-радикала СО₂^-•. Последний очень быстро окисляется молекулярным кислородом до СО₂ с образованием супероксидного радикала (k = 4.2⋅10⁹ М^-1с^-1). В случае же локализации свободной валентности на α-С-атоме N-концевого остатка полипептидной цепи - освобождается ^•С(О)NН₂-радикал. Обобщенную схему окислительного разложения полипептидных цепей под воздействием АФК можно изобразить в виде схемы (1).

Оба пути окислительной фрагментации полипептидного остова белка, (а) и (б), являются равноценными и осуществляются в аэробных условиях параллельно. Особо подвержены окислительному разложению пептидные ацилпролиновые связи, чувствительные к окислительной атаке О₂^-•. Обусловлено это более легким окислением третичной амидной связи, чем вторичной, которую формируют другие аминокислотные остатки.