Название и строение гормона

В настоящее время известно несколько десятков гормонов. Хотя химическая природа подавляющего большинства их выяснена и, следовательно, каждому из них может быть дано точное химическое наименование, предпочитают пользоваться тривиальными названиями гормонов. Это происходит по двум причинам. Во-первых, химическая номенклатура многих гормонов необычайно громоздка и сложна, а в некоторых случаях (гормоны пептидной и белковой природы) — практически неприемлема. Во-вторых, тривиальное название, как правило, отражает либо функцию, либо происхождение гормона.

ГЛЮКАГОН (Glucagon) (гипергликемический фактор, ГГФ) — гормон, вырабатываемый б-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, полипептид (C₁₅₃ H₃₂₅ N₄₃ O₄₉ S).

Еще в 1922 г. F. Banting и С. Best при введении экстрактов поджелудочной железы экспериментальным животным отметили кратковременную преходящую гипергликемию, предшествующую гипогликемическому действию препарата. Они считали, что это влияние обусловлено веществом, образующимся в процессе приготовления препарата. Однако было установлено, что гипергликемия обусловлена особым веществом, которое Р. Kimball и Т. Murlin назвали глюкагоном. S.H. Staub получил кристаллическую форму глюкагона, W.W. Bromer определил последовательность аминокислотных остатков в молекуле глюкагона свиньи.

В последующем была установлена последовательность аминокислот в молекуле глюкагона быка и человека. Оказалось, что структура этих трех видов молекул одинакова и представляет собой полипептидную цепь, состоящую из 29 аминокислотных остатков, в которой М-концевой аминокислотой является гистидин, а С-концевой — треонин. Последовательность аминокислотных остатков в молекуле глюкагона следующая:

Первичная структура молекулы глюкагона следующая:

NH₂-Гис-Сер-Гли-Гли-Тре-Фен-Тре-Сер-Асп-Тир-Сер-Лиз-Тир-Лей-Асп-Сер-Арг-Арг-Ала-Гли-Асп-Фен-Вал-Глн-Три-Лей-Мет-Асн-Тре-СООН.

Мол. масса глюкагона 3485, изоэлектрическая точка — 6,2; глюкогенолитическая активность 100, аффинность к плазматическим мембранам печени — 4−109.

Хотя б-клетки островка поджелудочной железы были описаны М.A. Lane еще в 1907 г., но только в 1962 г. J. Baum и соавт. с помощью прямой флюоресценции установили, что глюкагон секретируется именно этими клетками.

В кристаллической форме глюкагон является тримером с большим содержанием вторичной структуры. Некоторые физические свойства глюкагона, такие как низкая растворимость при нейтральном значении рН и способность к образованию фибрилл в кислой среде, обусловлены его вторичной и третичной структурами. В концентрированных растворах состояние глюкагона определяется в основном б-спиралью его молекулы, тогда как в относительно разведенных растворах легко определяется вторичная структура. Центральная часть б-спирали проходит через 10−25-й аминокислотные остатки, которые располагаются в б-спирали, а аминокислотные остатки 5−9-й и 26−29-й определяют конформацию молекулы. Тетрамерная структура стабилизирована гидрофобными связями между участками спирали, в которой аминокислотные остатки в положениях 6, 10 и 13 (фенилаланин, тирозин и тирозин соответственно) ассоциированы с аминокислотными остатками в положении 22, 25 и 26 (фенилаланин, триптофан и лейцин соответственно). N-концевой участок менее подвижен, чем и объясняется почти полное отсутствие конформационных изменений в этом участке молекулы. Считается, что N-концевая и центральная молекулы ответственны за связывание глюкагона с периферическими рецепторами клеточных мембран и активирование аденилатциклазы. Предполагается, что конформационные изменения молекулы играют важную роль в распознавании соответствующего рецептора. Имеются данные, согласно которым липолитические свойства глюкагона обусловлены участком полипептидной цепи молекулы, включающим 19−23-й, а гликогенолитические — 24−29-й аминокислотные остатки.

Глюкагон относится к семейству глюкагоновой суперсемьи, к которой, помимо собственно глюкагона, принадлежат также секретин, ВИП, глюкозозависимый инсулинотропный пептид (ГИП) или желудочный ингибиторный пептид (ЖИП), и соматолиберин, или СТГ-рилизинг пептид. Перечисленные пептиды экспрессируются в желудочно-кишечном тракте, поджелудочной железе и нервной системе. Пептиды, иммунологически имеющие отношение к глюкагону, обнаруживаются также в головном мозге, слюнных железах и кишечнике. Интересно, что мРНК глюкагона выявляется только в эндокринных клетках кишечника (L-клетки) и в определенных областях головного мозга. Глюкагон и глюкагоноподобные пептиды изолированы только из L-клеток кишечника и мозга, где они выполняют роль не только гормонов, но и в большей степени нейротрансмиттеров и нейромодуляторов. Из слюнных желез перечисленные пептиды до настоящего времени не выделены.

В организме продуцируется также кишечный глюкагон (в толстой и тощей кишке, двенадцатиперстной кишке), который иммунологически отличается от панкреатического глюкагона и имеет, по крайней мере, два компонента с молекулярным весом 7000 и 3000. Содержание глюкагона в крови в норме составляет 2 нг/мл. Он инактивируется во многих тканях, но особенно в печени.