Инал Акоев - Биофизика познает рак

Изучено соотношение активностей двух форм лактатдегидрогеназы — ЛДГ 5и ЛДГ 1— в зависимости от стимуляции пролиферативной активности и синтеза белка в селезенке облученных мышей. Действительно, при стимуляции указанных процессов закономерно преобладала активность ЛДГ 5над активностью ЛДГ 1.

Имеются более детальные данные о биохимических различиях непосредственно ЛДГ 1(чистая Н-форма) и ЛДГ 5(чистая М-форма) у свиньи. Поскольку с увеличением пролиферативной активности ткани увеличивается содержание ЛДГ 5и уменьшается содержание ЛДГ 1, необходимо анализировать возможность замен тех аминокислот, которых больше в ЛДГ 1и меньше в ЛДГ 5и наоборот. В ЛДГ 1больше глутамина, треонина, серина, валина, аспарагина и фенилаланина. В ЛДГ 5, наоборот, больше гистидина, лизина, аргинина, глицина и изолейцина. Предполагали, что увеличение содержания ЛДГ 5идет за счет ошибочных замен глутамина, треонина, серина, валила, аспарагина и фенилаланина, характерных для ЛДГ 1, на гистидин, лизин, аргинин, глицин, изолейцин, характерные для ЛДГ 5. Возможность таких замен по принципу ошибочного чтения одного из нуклеотидов кодона или по принципу сдвига рамки чтения представлена в табл. 5. Анализ показал принципиальную возможность всех указанных замен аминокислот, если усиление пролиферативной активности будет сокращать продолжительность рибосомального цикла.

Таблица 5. Возможные замены характерных аминокислот ЛДГ 1на характерные аминокислоты ЛДГ 5и их механизм (анализ данных работы Вахсмита и соавторов)

Сравнивали аминокислотный состав ЛДГ 1и ЛДГ 5у человека. Наиболее заметные отличия: ЛДГ 1— увеличено содержание аланина, валина, аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты и метионина; ЛДГ 5— увеличено содержание аргинина, глицина, тирозина. В случае закономерных переходов от ЛДГ 1к ЛДГ 5должно уменьшаться содержание первых аминокислот и увеличиваться содержание вторых. Все они могли заменяться по принципу неправильного чтения одного из нуклеотидов кодона или по сдвигу рамки чтения (см. табл. 5).

Анализ конкретных замен в аминокислотной последовательности двух изоформ белка, связанных с изменением пролиферативной активности тканей, провели на примере сопоставления различий в аминокислотной последовательности двух изоферментов — ЛДГ 1и ЛДГ 5у цыплят и свиней.

В табл. 6 приведены только различия в аминокислотной последовательности М- и Н-форм ЛДГ у цыплят. Указаны порядковые номера аминокислот в пептидной цепи и избранные триплеты характерных для них кодонов. Из 85 различий в 70 случаях (82%) предполагаемая замена аминокислоты при переходе от Н 4-формы к М 4-форме могла происходить по принципу изменения одного из нуклеотидов триплета (чаще всего по первому нуклеотиду кодона — 61 случай) или по сдвигу рамки чтения (9 случаев). В 12 случаях необходима замена двух нуклеотидов триплета. Это данные в пользу возможного объяснения различий между двумя изоформами белка, характерными для разных состояний пролиферативной активности тканей, механизмами ошибочного чтения кодонов.

Однако в трех случаях — замена аланина на лизин (ГЦУ и ААА), серина на глутамин (УЦУ и ГАА) и глицинина на метионин (ГГУ и АУГ) — такое объяснение не подходит. В этих случаях единственно возможное объяснение замен связано с генетической регуляцией, с репрессией одних локусов генома и депрессией других при изменении пролиферативной активности тканей. Удивляет малый процент таких случаев (3,5%).

Таблица 6. Различия в аминокислотной последовательности М- и Н-форм ЛДГ у цыплят (выписка из работы Торфа и соавторов)

К абсолютному большинству случаев замен аминокислот, как указано выше, вероятно, применимы закономерности, работающие в простейших модельных системах во внеклеточных условиях и вне генетической регуляции.