Взаимодействие флавоноидов с протеинами

Флавоноиды — группа полифенольных соединений C6 — C3 — C6 ряда, синтезирующихся исключительно в высших растениях. Многочисленные биологические эффекты, которые проявляют флавоноиды в организме человека, базируются на двух фундаментальных свойствах: ан-тиоксидант...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Досягнення біології та медицини
Дата:	2012
Автори:	Макаренко, О.А., Левицкий, А.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Національна академія наук України 2012
Теми:	Огляди
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47555
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Взаимодействие флавоноидов с протеинами / О.А. Макаренко, А.П. Левицкий // Досягнення біології та медицини. — 2012. — № 2(20). — С. 75-82. — Бібліогр.: 29 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860249647841280000
author	Макаренко, О.А. Левицкий, А.П.
author_facet	Макаренко, О.А. Левицкий, А.П.
citation_txt	Взаимодействие флавоноидов с протеинами / О.А. Макаренко, А.П. Левицкий // Досягнення біології та медицини. — 2012. — № 2(20). — С. 75-82. — Бібліогр.: 29 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Досягнення біології та медицини
description	Флавоноиды — группа полифенольных соединений C6 — C3 — C6 ряда, синтезирующихся исключительно в высших растениях. Многочисленные биологические эффекты, которые проявляют флавоноиды в организме человека, базируются на двух фундаментальных свойствах: ан-тиоксидантных эффектах и способности к образованию комплексов с протеинами. При взаимодействии с протеи-намифлавоноиды могут действовать как ингибиторы многочисленных энзимов и/или как лиганды рецепторов, вовлеченных в сигнальную трансдукцию. В обзоре рассматриваются вопросы образования нековалентных связей между флавоноидами и протеинами (Ван дерВаальсовы и электростатические), неспецифического и специфического связывания таннинов с пролин- и гистидин-богатыми протеинами слюны, ведущего к преципитации комплекса «флавоноид–протеин», взаимодействия с транспортными протеинами плазмы и ингибирование некоторыми флавоноидами протеиназ. Flavonoids is a group of polyphenolic compounds C6 — C3 — C6 series, which are synthesized exclusively in higher plants. Numerous biological effects that show flavonoids in the human body are based on two fundamental properties: antioxidant effects and the ability to form complexes with proteins. The interaction of flavonoids with proteins can act as inhibitors of numerous enzymes and/or as ligands of receptors involved in signal transduction. The review deals with the formation of non-covalent bonds between flavonoids and proteins (Van der Waals and electrostatic), nonspecific and specific binding of tannins with proline- and histidine-rich proteins of saliva, leading to precipitation of the complex “flavonoid–protein”, interact with transport proteins of plasma and inhibition by some flavonoids of proteinases.
first_indexed	2025-12-07T18:42:00Z
format	Article
fulltext	¹ 2 (20) 2012 75 ÎÎÎÎÎãëÿäèãëÿäèãëÿäèãëÿäèãëÿäè Среди природных соедине- ний растительного происхож- дения одни из наиболее распро- страненных — это флавонои- ды (Ф), которые присутствуют практически во всех видах расте- ний. Флавоноиды представляют собой обширную группу (около 5000) полифенольных соедине- ний C6 — C3 — C6 ряда. В ос- нове строения молекулы Ф ле- жит трицикл флавана, в кото- ром два бензольных кольца А и В соединены друг с другом пропановым мостиком с кисло- родом, образующим гетеро- цикл (рис. 1) [1; 2]. Несмотря на близость строе- ния, отдельные группы Ф зна- чительно отличаются друг от друга по биологической актив- ности. Такое разнообразие до- стигается за счет замещения во- дорода в различных положени- ях в кольцах А и В группами –ОН, –ОСН3, –СН3 и наличия асимметрических атомов угле- рода. В зависимости от этого, а также от степени окисленности (или восстановленности) гете- роцикла Ф подразделяют на 8 классов: флавоны, флавоно- лы, изофлавоны, флаваноны, катехины, антоцианидины, лей- коантоцианидины (или флаван- диолы-3,4) и халконы [1; 2]. Фла- воноиды существуют в природе преимущественно в связанной форме с молекулами углеводов (гликозиды). В качестве угле- водных остатков встречаются моносахариды — глюкоза, га- лактоза, ксилоза, рамноза, ара- биноза и дисахариды — генто- биоза, софороза, рутиноза. Их присоединение к безуглевод- ным Ф (агликонам) происходит обычно по месту расположения гидроксилов в положении 3 или, реже, в положении 7, 4′, 3′. Возникающая связь замыкается через атом кислорода, и эти со- единения называют О-гликози- дами, которые легко подверга- ются гидролизу. Наиболее час- то О-гликозиды образуют фла- вонолы, антоцианы, флавано- ны. С-гликозиды встречаются гораздо реже, почти все они — производные флавонов. В их молекуле моносахарид присо- единен непосредственно к угле- роду [2]. Биологическое действие Ф объясняют регуляцией окисли- тельно-восстановительных про- цессов, стабилизацией клеточ- ных мембран, модуляцией ак- тивности ферментов и рецепто- ров [4–6]. Сегодня определен спектр действия этих соедине- ний в организме человека: ка- пилляроукреляющее, спазмоли- тическое, антигрибковое, анти- стрессовое, противовоспали- тельное, антитоксическое, ан- тибактериальное, противови- русное, противоязвенное, анти- аллергическое, антиатероскле- ротическое, антиаритмическое, антигипертензивное, иммуно- модулирующее, антиканцеро- генное, нефропротекторное, эс- трогеноподобное и гепатопро- текторное [7–14]. Многочисленные биологи- ческие эффекты, которые про- являют флавоноиды в живом организме, базируются на двух фундаментальных свойствах этих соединений: антиоксидант- ном и их способности образо- вывать комплексы с протеина- ми, в том числе с энзимами. Антиоксидантная активность Ф, включающая угнетение процес- сов пероксидации липидов, бел- ков, нуклеиновых кислот, явля- ется одним из ключевых свойств этих соединений и достаточно широко освещена в современной литературе [1–4; 8; 10; 11; 15]. УДК 547.814.5+577.112+539.196 О. А. Макаренко, д-р биол. наук, А. П. Левицкий, д-р биол. наук, проф. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФЛАВОНОИДОВ С ПРОТЕИНАМИ ГУ «Институт стоматологии НАМН Украины», Одесса 8 A 5 B 7 6 2 3 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 6′ Рис. 1. Структура флавана 1 C 4 C ÄÎÑßÃÍÅÍÍß Á²ÎËÎÃ²¯ òà ÌÅÄÈÖÈÍÈ76 Образование связей с протеи- нами — еще одно важное свойст- во флавоноидов, объясняющее множество фармакологических эффектов этих соединений. При взаимодействии с протеинами Ф могут действовать как инги- биторы (активаторы) энзимов и/или как лиганды рецепто- ров, вовлеченных в сигнальную трансдукцию [5]. Фенольные кольца — структурные единицы флавоноидов — имеют благо- приятное расположение для со- здания нековалентных связей с протеинами, в основном, Ван дер Ваальсовых и электростатиче- ских (рис. 2). Ван дер Ваальсовы взаимо- действия образуются дисперси- онно между неполярными аро- матическими кольцами Ф и ос- татками аминокислот соответ- ствующих протеинов. Эти свя- зи усиливаются за счет частич- ного разрушения упорядочен- ной структуры двух поверхнос- тей, вступающих в контакт, и одновременного высвобожде- ния молекул воды из гидратной оболочки растворителя, где они были связаны с другими моле- кулами воды водородными свя- зями (гидрофобный эффект). Эти два вида связей (дисперси- онную лиганд–протеин и гидро- фобную) очень часто объединя- ют под общим названием «гид- рофобные взаимодействия». Благодаря большей поляризо- ванности поверхности изофла- вонов и флавонолов (электрон- ная делокализация распростра- няется вокруг трех колец), они являются лучшими лигандами для протеинов, чем флаваноны. При электростатических взаи- модействиях, в частности обра- зовании водородных связей, ОН-группа может выполнять функцию донора в образовании водородной связи (через отдачу протона) и акцептора (через не- конъюгированный участок, ле- жащий в плоскости фенольных ядер) по отношению к поляр- ным аминокислотным остат- кам и пептидным связям [3]. В дополнение к этим некова- лентным обратимым взаимо- действиям комплекс «флавоно- ид–протеин» может поддер- живаться за счет редокс-реак- ций и ковалентных связей, ко- торые могут возникать в ре- зультате одно- или двухэлект- ронной аутоксидации Ф или путем связывания активных форм кислорода, возможно, продуцируемых самими протеи- нами [3]. В отличие от некова- лентных обратимых взаимодей- ствий, ковалентная конденсация с участием кислорода необра- тима [16]. Реакции между про- теинами и полифенолами могут быть использованы для экс- тракции полифенолов или про- теинов из растительного мате- риала и снижения таким обра- зом вероятности возникнове- ния помутнений при производ- стве вина, пива и фруктовых соков. Благодаря Ф, которые ингибируют некоторые энзи- мы, фрукты становятся также устойчивыми к действию мик- роорганизмов. Специфичность взаимодей- ствия «флавоноид–протеин». У молекулы протеина, имею- щей многочисленные сайты для связывания с полифенолами (например, слюнные пролин- богатые протеины), взаимо- связь с небольшими полифенола- ми (галлаты, катехин) не очень прочная. При увеличении коли- чества полифенольных колец (флаванол-3-О-галлаты, олиго- мерные процианидины, поли- галлоилглюкоза) степень свя- зывания усиливается. Так, ок- сидативная полимеризация ка- Ван дер Ваальсовы взаимодействия R D H O H O H A Водородные связи Рис. 2. Схема нековалентного взаимодействия молекул флавоноида и протеина с образованием комплекса (адаптировано по O. M. Andersen, K. R. Markham, 2005) ¹ 2 (20) 2012 77 техина или поликондесация с высвобождением альдегидов существенно повышает аффи- нитет этого флавоноида к ксан- тиноксидазе [3]. Такая тенден- ция отражает сочетание водо- родных связей и Ван дер Вааль- совых взаимодействий и приво- дит к образованию неспецифи- ческих связей вдоль линейной протеиновой цепочки или на по- верхности глобулярного белка. Кроме того, известен стро- гий структурный аффинитет различных глобулярных протеи- нов, имеющих впадины (энзи- мы, рецепторы) для образова- ния специфических связей с Ф (в основном с флавонами, изо- флавонами и агликонами фла- вонолов) с константой диссоциа- ции от 1 нМ до 1 мкМ. Скри- нинг 20 Ф и 16 рецепторов по- казал строгую специфичность в размещении радиолигандов. Только два рецептора (5НТ1 и β-адреноцептор) существенно угнетались (60 %) более чем од- ним флавонолом в концентра- ции 10 мкМ. β-адреноцептор ингибировался эпикатехином и его 3′-диокси-аналогом, а 5НТ1 проявлял высокий аффинитет к димерам 4,8-процианидина [10]. Специфичность взаимодейст- вия «флавоноид — протеин» можно объяснить структурным сходством между некоторыми флавоноидами и биологически активными соединениями, вклю- чая коэнзимы (нуклеотиды), стероидные гормоны и нейро- трансмиттеры (катехоламины). Взаимодействие флавоноидов с протеинами слюны. В рамках исследования фармакологиче- ской активности любых соеди- нений важным моментом явля- ется их биодоступность. При этом нельзя обойти вопрос об образовании комплексов изучае- мых соединений, в частности флавоноидов, с протеинами слюны. Так, исследование спо- собности таннинов (олигомеров процианидинов) образовывать связи с протеинами слюны мо- жет объяснить вяжущие свой- ства таннин-богатых продук- тов. Основные протеины слюны содержат в своем составе мно- го остатков пролина (25–42 %), благодаря чему способны свя- зывать и осаждать Ф. Слюнные протеины включают в себя ти- пичные 19-фрагментарные пос- ледовательности из пролина, глутатиона и глицина, повто- ряющиеся от 5 до 15 раз и фор- мирующие протеины с 150 ами- нокислотными остатками. Эти протеины имеют вытянутую конформацию с множеством участков для связывания с по- лифенолами [3]. Особенно прочны взаимо- связи слюнных протеинов с процианидинами (конденсиро- ванными таннинами), которые имеют несколько 1,2-дигидрокси- или 1,2,3-тригидроксибензоль- ных колец, позволяющих со- здать многочисленные связи с молекулой пролин-богатого протеина. После достижения достаточной концентрации по- лифенола и связывания его с молекулой протеина взаимо- действие молекулы полифенола со второй молекулой протеина проходит путем обширной аг- регации, в результате чего фор- мируются коллоидные частицы разных размеров. В детальных исследованиях магнитно-ядерного резонансно- го анализа использовали типич- ные пролин-содержащие фраг- менты из 20 аминокислот, вклю- чающих 7–8 остатков пролина, определили основные характе- ристики их взаимодействия с полифенолами [17; 18] и сдела- ли следующие заключения. Остатки пролина в протеи- новой цепочке создают специ- фические участки для связей преимущественно с фенольны- ми кольцами. Взаимодействие осуществляется за счет диспер- сионных сил и гидрофобных эффектов, с возможным учас- тием водородных связей меж- ду фенольными ОН-группами и атомом кислорода в третич- ной амидогруппе, соединенной с предшествующим остатком пролина. Размеры участка связывания ограничены остатками пролина, каждый из которых соответ- ствует одной молекуле полифе- нола с низкой молекулярной массой. Количество сайтов в молекуле протеина для связыва- ния с полифенолами более круп- ных размеров сокращается за счет объединения участков. На- пример, 19-мерный пептид с 8 остатками пролина способен связать 7–8 молекул эпигаллока- техин-3-О-галлата (ЭГКГ) или только 2 молекулы β-1,2,3,4,6- пента-О-галлоил-D-глюкозы. При формировании комп- лекса степень связывания поли- фенолов с протеинами зависит от химической структуры поли- фенола. В качестве примера можно рассмотреть комбина- цию полифенолов и определен- ный участок для их связывания с пептидом. Константы диссо- циации такого комплекса мо- гут существенно варьировать: 0,05, 2,4, 5,0 и 0,05 мМ для β- 1,2,3,4,6-пента-О-галлоил-D- глюкозы, ЭГКГ, эпикатехина и 4,8-β-димера (процианидина В2) соответственно. Важное значение для форми- рования комплекса имеет объе- динение между участками свя- зывания в молекуле пептида. Так, аффинитет ЭГКГ к 19-мер- ному пептиду с 8 остатками про- лина примерно в 50 раз сильнее, чем к 7-мерному пептиду с 2 сайтами для ЭГКГ. Также комплексообразование полифе- нолов с основным протеином ÄÎÑßÃÍÅÍÍß Á²ÎËÎÃ²¯ òà ÌÅÄÈÖÈÍÈ78 слюны на всю длину молекулы гораздо прочнее, чем этих же полифенолов с отдельными бел- ковыми фрагментами. По всей видимости, протеины слюны заворачиваются вокруг моле- кул полифенолов для образова- ния связей. Однако поскольку остатки пролина придают оп- ределенную жесткость структу- ре протеина, что приводит к некоторому ограничению вра- щения, для эффективного взаи- модействия с полифенолом конформация пептида, вероят- но, несколько вытягивается. Взаимодействие «полифенол– протеин слюны» не зависит от рН и может осуществляться в широких пределах — 3,8–6,0, тогда как степень преципита- ции выше и размеры частиц больше при высоких значениях рН. Действительно, при высо- ких показателях рН общий за- ряд пептидных фрагментов дол- жен быть ниже, чтобы благопри- ятствовать агрегации. С другой стороны, при повышении зна- чений рН может возникать час- тичная аутооксидация поли- фенолов. Так, при 24-часовой инкубации ЭГКГ с протеином происходит накопление элект- рофильных промежуточных о-хинонов, которые могут ко- валентно скреплять фрагменты протеина с Ф. Поэтому не ис- ключено, что формирование ковалентных связей в комплек- се «полифенол — протеин» су- щественно повышает проч- ность конгломерата при высо- ких значениях рН [17; 18]. Гистидин-богатые протеины слюны — гистатины — способны также осаждать таннины, при- чем более эффективно, чем про- лин-богатые протеины, особен- но при нейтральных значениях рН и высоких концентрациях таннинов. Гистатины имеют очень короткую последователь- ность аминокислотных остатков — от 7 до 38. Магнитно-ядер- ный резонансный анализ взаимо- действия между ЭГКГ и гистати- ном 5 показал, что протеин в основном состоит из остатков гистидина, лизина и аргинина (около 60 %), лишен вторичной структуры и связывает от 6 до 7 молекул флаванола с констан- той диссоциации 1 мМ [3]. Взаимодействие флавоноидов с протеинами плазмы. При по- ступлении Ф в желудочно-ки- шечный тракт человека боль- шая часть этих соединений взаи- модействует с кишечной мик- рофлорой и после всасывания претерпевает процессы конъю- гации в печени. Эти превраще- ния сопровождаются удалени- ем углеводного остатка, фе- нольных гидроксилов, глюку- ронированием, сульфатацией, метилированием, отщеплением ароматических колец до обра- зования простых фенольных кислот. Далее с током крови конъюгаты Ф поступают к ор- ганам и тканям, в которых мо- гут оказывать биологическое действие. В связи с этим возни- кает вопрос о транспорте этих соединений. В литературе имеется ряд сообщений об образовании комплексов Ф с протеинами крови. Так, F. Zsila et al. обна- ружили, что оптическая абсорб- ция конъюгатов флавонолов из плазмы крови крыс, получав- ших с кормом кверцетин или рутин, имела батохромный сдвиг по сравнению с типичны- ми флавонолами. Подобный феномен зарегистрирован авто- рами при добавлении сыворо- точного альбумина (СА) к рас- творам флавонолов, что позво- ляет заключить о взаимодей- ствии циркулирующих флаво- нолов с СА [19]. С другой сто- роны, хорошо известно, что в плазме крови человека или жи- вотных после употребления пи- щи, обогащенной кверцетином или рутином, обнаруживаются глюкурониды, сульфоглюкуро- ниды и метилированные конъю- гаты кверцетина. Следователь- но, биологически обоснованы исследования комплексов аль- буминов плазмы с конъюгата- ми кверцетина, а не с его агли- коновой формой. O. Dangles, C. Dufour де- тально исследовали взаимо- связь различных конъюгатов кверцетина и некоторых Ф с человеческим СА (ЧСА) и бы- чьим СА (БСА) по константам связывания [20]. Кверцетин-7- О-сульфат имеет высокий аф- финитет к ЧСА и БСА, тогда как дополнительная сульфата- ция 4′–ОН-групп существенно ослабляет связь с обоими аль- буминами. Гликозилирование или сульфатация 3–ОН, мети- лирование 3′–ОН (изорамне- тин) и отсутствие ОН-группы в 3′-положении (кемпферол) так- же существенно снижают аффи- нитет к ЧСА и БСА. Анализ полученных данных говорит о важности свободных ОН-групп в 3′-положении для прочного связывания с альбуминами. Лю- теолин (отсутствие 3–ОН), так же как кверцетин, взаимодей- ствует с БСА, но не с ЧСА. Процесс метилирования 4′–ОН (кверцетин → тамарик- сетин; лютеолин → диосметин) повышает степень связывания флавоноидов с СА. Аффинитет 4′-О-метилкверцетина к ЧСА достаточно высокий и иденти- чен таковому для метаболита кверцетина, обнаруженного в желчи и моче. Байкалеин (5,6,7- тригидроксифлавон) и его 7-О- β-D-глюкуронид (байкалин) прочно связываются как с БСА, так и с ЧСА. Изофлавон генис- теин является не очень проч- ным лигандом для альбуминов. Флаванон нарингенин облада- ет низким аффинитетом к обо- ¹ 2 (20) 2012 79 им альбуминам, особенно к ЧСА [20]. O. Dangles, C. Dufour прове- ли также исследования по спе- цифичности связывания конк- ретных участков молекулы СА с Ф для их переноса. Инденти- фикацию участков связывания осуществляли с использовани- ем известных маркеров — дан- силаспарагин и варфарин для субдомена ІІА, ибупрофен и диазепам для субдомена ІІІА. Было установлено, что кверце- тин связывается очень прочно с участком, локализованном в субдомене ІІА для обоих СА. Необходимо добавить, что учас- ток для связывания кверцетина в субдомене ІІА ЧСА достаточ- но обширный и подходит для других лигандов, таких как са- лицилат и варфарин. Сайты ЧСА, связывающие различные ксенобиотики, линейные и со- стоят из основных аминокислот (лизина и аргинина) и неполяр- ных аминокислот (тирозина, триптофана, лейцина) [20]. Об- разование комплекса осуществ- ляется при помощи диспер- сионных сил, гидрофобных и, возможно, кулоновских взаи- модействий. Связь в комплексе «флавоноид — альбумин» не- конкурентна по отношению к жирным кислотам [19]. О взаимодействии Ф с дру- гими протеинами плазмы мало известно. Имеются сведения о слабой степени связывания кверцетина с α1-гликопротеи- ном. При пропускании плазмы крови человека через колонку с ЭГКГ-подобной сефарозой удерживались фибринонектин, фибриноген и гистидин-бога- тый гликопротеин. Возникно- вение связей между ЭГКГ и другими протеинами плазмы подтверждают исследования с использованием точечных проб на полосках нитроцеллюлозы. Способность катехина образо- вывать комплекс с компонен- том Аро-А-1 липопротеинов высокой плотности установле- на при помощи электрофореза в ПААГ на основании молеку- лярных масс маркеров [3]. Вопрос взаимодействия фла- воноидов с протеинами пред- ставляет интерес в рамках спо- собности этих соединений мо- дулировать активность ключе- вых энзимов, контролирующих сигнальные и исполнительные механизмы клетки: фосфодиэс- теразы, протеинкиназы, ДНК- топоизомеразы, которые опре- деляют характер клеточного ответа на воздействие гормо- нов и других сигнальных моле- кул, а также лекарственных препаратов — агонистов и ан- тагонистов клеточных рецепто- ров. В настоящее время извест- ны факты модулирования ак- тивности свыше 30 энзимных систем in vitro. Многие уста- новленные эффекты подтверди- лись также и in vivo, о чем деталь- но изложено в обзоре E. Middle- ton et al. [5]. Ингибирование флавоноида- ми некоторых протеиназ. Воп- росу о взаимодействии Ф с про- теиназами в современной лите- ратуре уделено очень мало вни- мания. Хотя известно, что раз- витие любой патологии сопро- вождается разбалансировкой регуляторных механизмов, в частности состояния протеиназ и их ингибиторов: эндогенные ингибиторы протеиназ часто не справляются со своей задачей по поддержанию баланса в си- стеме «фермент–субстрат–инги- битор», что приводит к возник- новению деструктивных, воспа- лительных, иммунных реакций, нарушению гомеостаза [21; 22]. Поиск ингибиторов протеиназ может быть важным шагом к созданию новых препаратов для лечения заболеваний, свя- занных с активацией протеоли- за. В связи с этим нами про- ведены исследования in vitro по выявлению способности ря- да коммерческих флавоноидов разных классов ингибировать панкреатические протеиназы (трипсин, химотрипсин, эласта- зу), а также коллагеназу, проду- цируемую Clostridium histoly- ticum. По показателю IC50 устано- вили, что кверцетин, байкале- ин, апигенин и лютеолин — ак- тивные ингибиторы эластазы и трипсина и малоактивные или неактивные вообще по отноше- нию к коллагеназе и химотрип- сину. Другая группа флавонои- дов (гесперетин и нарингенин), наоборот, активно ингибирова- ли коллагеназу и химотрипсин на фоне низкой активности по отношению к трипсину и при отсутствии таковой — к эласта- зе. Ряд соединений (генистеин, дайдзеин) оказывали примерно одинаковое среднеингибирую- щее действие на эластазу, трип- син и коллагеназу при слабом угнетении активности химо- трипсина. В общем, показатели IC50 колебались в пределах 0,04– 24,23 мМ [23]. Гликозидные формы флава- нонов (гесперидин, наринге- нин), по сравнению с их агли- конами, оказались более актив- ными ингибиторами коллаге- назы и трипсина. В то же вре- мя у агликонов выявлена более высокая способность ингиби- ровать химотрипсин. Вероятно, такая неодинаковая степень ингибирования протеиназ фла- воноидами зависит от особен- ностей структуры участка свя- зывания Ф с молекулой энзима. Полученные результаты сви- детельствуют о широком спек- тре ингибиторного действия Ф на протеиназы, что позволяет отнести их к малоспецифиче- ским ингибиторам этих энзимов. Важно подчеркнуть, что наши ÄÎÑßÃÍÅÍÍß Á²ÎËÎÃ²¯ òà ÌÅÄÈÖÈÍÈ80 исследования впервые показали влияние Ф на активность пище- варительных энзимов и под- твердили единственное сообще- ние об угнетении некоторыми агликонами флавонов и фла- вонолов трипсина с IC50 10– 60 мкМ, установленное T. Ma- liar et al. [цит. по 3]. При рассмотрении патогене- тической роли протеиназ нельзя не упомянуть мощный деструк- тивный фермент — лейкоцитар- ную эластазу (ЛЭ) (КФ 3.4.21.36 и 37). Эта сериновая протеина- за специфична к пептидным связям, образованным алани- ном, лейцином, валином, метио- нином. Лейкоцитарная эласта- за — гликопротеид, содержа- щий около 23 % углеводных компонентов. Он состоит из одной полипептидной цепочки с молекулярной массой 28– 29 кДа и рН оптимумом 7,0– 7,5, обладает весьма широким спектром действия по отноше- нию к протеинам, расщепляет протеины плазмы и практиче- ски все компоненты соедини- тельной ткани, нарушая про- цессы защиты и адаптации ор- ганизма [24]. В связи с этим ис- следовали влияние Ф на актив- ность ЛЭ и установили, что кверцетин наиболее активно ингибировал ЛЭ, немного усту- пали ему цианидин, апигенин и лютеолин. Ингибиторная ак- тивность флавоноидов нарин- генина, генистеина, дайдзеина, гесперетина была в 4–6 раз ни- же, чем у кверцетина. Рутин, катехин и нарингин вообще не ингибировали ЛЭ [25]. Полученные результаты су- щественно расширили перечень Ф — ингибиторов ЛЭ, который до наших исследований, по дан- ным I. Dell’Aica et al. и F. Me- loni et al., состоял из трех соеди- нений: эриодиктиола, гиперо- зида и эпигаллокатехингаллата [24; 26]. Сравнивая активность исследованных нами Ф и из- вестных ингибиторов ЛЭ по уровню IC50, важно отметить, что ингибиторная способность наиболее активных ингибито- ров ЛЭ (кверцетина, лютеоли- на, апигенина, цианидина, бай- калина и изофлавонов) пример- но в 60–100 раз ниже, чем эндо- генного α1-ингибитора протеи- наз, имеющего решающее зна- чение в инактивации ЛЭ при воспалении. Но, с другой сторо- ны, эти Ф обладают более вы- сокой активностью, чем неко- торые натуральные и синтети- ческие ингибиторы ЛЭ. Так, IC50 кверцетина в 20 раз ниже этого показателя у эластинала (микробиологического ингиби- тора ЛЭ), в 25–100 раз ниже, чем у цефалоспоринов, β-лакта- ма и трифлуорометилкетонов, которые используют для лече- ния воспалительных заболева- ний. Ингибирование ЛЭ квер- цетином также более выражено по сравнению с действием стан- дартных ингибиторов серино- вых протеиназ (овомукоид, фе- нилметилсульфонилфторид и апротинин), умеренно и обра- тимо подавляющих активность ЛЭ. Даже Ф с низкой ингиби- торной активностью, по наше- му определению (гесперидин и софорикозид с IC50 около 7 мМ), могут составить достойную конкуренцию таким известным ингибиторам ЛЭ, как эласти- нал, цефалоспорины, β-лактам и трифлуорометилкетоны, по- скольку IC50 последних, по дан- ным I. Dell’Aica et al. [24], при- мерно в 2 раза выше, чем у гес- перидина и софорикозида. С целью выяснения возмож- ного механизма взаимодейст- вия и типа ингибирования фла- воноидами протеиназ проведе- но определение константы Ми- хаэлиса по методу Лайнуивера — Бэрка. Установлено, что пос- ле взаимодействия флавонои- дов с протеиназами константа Михаэлиса увеличивается в 1,26–3,92 раза и одновременно снижается Vmax. Такую ситуа- цию можно охарактеризовать как частично конкурентный или смешанный тип ингибиро- вания [25]. То есть, возможно, Ф не взаимодействуют с актив- ным центром энзима, но влия- ют на его структуру, связываясь с рядом расположенным участ- ком настолько близко к актив- ному центру, что происходит его деформация, вследствие чего сродство энзима к субстра- ту уменьшается и скорость про- текания реакции снижается. Ингибирование протеиназ мо- жет осуществляться и за счет хелатирования ионов металлов: Ф могут быть лигандами для катиона комплексообразовате- ля, который находится в ак- тивном центре энзима (Zn2+), или для активаторов протеиназ (Ca2+ и Mg2+). Связывание мо- жет проходить по реакции Май- ярда: группы =О или –ОН фла- воноидов могут конденсиро- ваться с –NH2 группами остат- ков аминокислот лизина, трип- тофана, гистидина или с –ОН группами серина, треонина, ти- розина, входящими в активный центр протеиназ [27]. Осуществ- ляя взаимодействие по какому- либо из этих механизмов, Ф из- меняют структуру активного центра энзима, т. е. оказывают частично конкурентное дей- ствие на протеиназы, хотя пос- ледние находятся одновремен- но в соединении и с субстратом, и с флавоноидом. Относительно антиоксидант- ных ферментов описана способ- ность некоторых Ф повышать активность каталазы в костной ткани крыс ex vivo [28], а также способность генистеина и дай- дзеина при длительном перо- ральном введении крысам по- вышать активность суперок- ¹ 2 (20) 2012 81 сиддисмутазы, каталазы, глута- тионпероксидазы в сыворотке крови, печени, сердце и тканях десны [29]. Итак, флавоноиды в качест- ве компонентов пищи или ле- карственных препаратов взаи- модействуют с широким спект- ром протеинов, участвуя в раз- личных метаболических про- цессах человека. Эти соедине- ния образуют обратимые неспе- цифические связи с протеинами (например, таннины с пролин- или гистидин-богатыми протеи- нами слюны), приводящие к преципитации, связываются с транспортными протеинами, осуществляют неспецифическое ингибирование или активацию энзимов, взаимодействуют с ре- цепторами. К тому же взаимо- действие «флавоноид–проте- ин» может модулировать ре- докс-свойства флавоноидов, что определяет, в конечном сче- те, их антиоксидантную и, в не- которых случаях, прооксидант- ную активность. После одно- или двухэлектронной оксида- ции Ф могут также образовы- вать необратимые ковалентные связи с протеинами. В заключение следует отме- тить, что дальнейшие исследова- ния биодоступности флавонои- дов, их аффинитета к специфи- ческим протеинам необходимы для более точного определения биологических эффектов с целью создания эффективных и безо- пасных средств для профилакти- ки и лечения заболеваний совре- менного человека. ЛИТЕРАТУРА 1. Чекман І. С. Флавоноїди: фарма- котерапевтичний аспект / І. С. Чекман, І. В. Завалько // Фітотерапія. Часопис. – 2008. – № 1. – С. 3–11. 2. The Science of flavonoids / ed. by E. Grotewold. – N. Y. : Springer Science, 2006. – 273 p. 3. Andersen O. M. Flavonoids: che- mistry, biochemistry and application / O. M. Andersen, K. R. Markham. – N. Y. : CRC Press, 2005. – 1256 p. 4. Смірнов О. Флавоноїди рутин і кверцетин. Біосинтез, будова, функції / О. Смірнов, О. Косик // Вісник Львів- ського університету. Серія Біологія. – 2011. – № 56. – С. 3–11. 5. Middleton E. The effect of plant flavonoides on mammalian cells: Impli- cations for inflammation, heart disease and cancer / E. Middleton, C. Kandaswami, T. Theoharides // Pharmacological Review. – 2000. – Vol. 52, N 4. – P. 673–701. 6. Havsteen B. H. The biochemistry and medical significance of flavonoids / B. H. Havsteen // Pharmacol. Ther. – 2002. – Vol. 96. – P. 67–81. 7. Phenols in the plant and in man. The potential for possible nutritional enhancement of the diet by modifying the phenols content or profile / A. J. Parr, G. P. Bolwell // J. Sci. Food and Agricul- ture. – 2000. – Vol. 80. – P. 985–1003. 8. Загородний М. І. Вплив кверцети- ну на проникливість мембран еритро- цитів у щурів зі спонтанною артеріаль- ною гіпертензією / М. І. Загородний // Ліки. – 2007. – № 3/4. – С. 80–84. 9. Перекисне окиснення ліпідів у патогенезі атеросклерозу та можли- вості його корекції ліпофлавоном / Г. В. Бєлік, Т. О. Куценко, Ю. В. Сто- лєтов, Н. І. Прокопішак // Медична хімія. – 2007. – Т. 9, № 1. – С. 57–61. 10. Зупанець І. А. Експерименталь- не вивчення фармакологічних власти- востей парентеральної форми кверце- тину в умовах розвитку хронічної нир- кової недостатності / І. А. Зупанець, С. К. Щебеко, Д. С. Харченко // Вісник фармації. – 2009. – № 2 (58). – С. 75–78. 11. Крикова А. В. Противоаритми- ческое действие флавоноидов при аритмогенных поражениях миокарда на фоне субхронического введения спирта этилового / А. В. Крикова // Вопросы биологической медицин- ской и фармацевтической химии. – 2006. – № 4. – С. 20–21. 12. Kuhad A. Highlights from the 3rd International Conference on Polyphenols and Health. Current trends in polyphe- nol research: from Mother Nature to Molecular mechanisms / A. Kuhad, K. Chopra // Drugs of the Future. – 2008. – Vol. 33 (3). – P. 249–287. 13. On the potential use of flavonoids in the treatment and prevention of pan- creatic cancer / A. Roginsky, M. B. Ujiki, X. Z. Ding, T. E. Adrian // In vivo. – 2005. – Vol. 19, N 1. – P. 61–67. 14. Russo G. L. Ins and outs of dietary phytochemicals in cancer chemoprevention / G. L. Russo // Biochem. pharmacol. – 2007. – Vol. 74, N 4. – P. 533–544. 15. Anti-inflammatory activity of fisetin in human mast cell (HMC-1) / H.-H. Park, S. Lee, J.-M. Oh [et al.] // Pharmacological Research. – 2007. – Vol. 55. – P. 31–37. 16. Proteflasid: composition of natural flavonoids. Mechanisms of antiviral acti- vity / S. Rybalko, M. Zavelevich, G. Da- nilenko [et al.] // Drugs of Future. – 2007. – Vol. 32 (Suppl. A). – P. 58–59. – (6th AFMC Intern. Med. Chem. Sympos). 17. Hollman P. C. H. Dietary flavo- noids: intake, health effects and bioavail- ability / P. C. H. Hollman, M. B. Katan // Food Chem. Toxicol. – 1999. – Vol. 37. – P. 937–956. 18. Scalbert A. Dietary intake and bioavailability of polyphenols / A. Scal- bert, G. Williamson // J. Nutr. – 2000. – N 130. – P. 2073S–2085S. 19. Zsila F. Probing the binding of the flavonoid, quercetin to human serum albumin by circular dichroism, electron- ic absorption spectroscopy and molecu- lar modeling methods / F. Zsila, Z. Bika- di, M. Simonyi // Biochem. Pharmacol. – 2003. – N 65. – P. 447–456. 20. Dufour C. Flavonoid-serum albu- min complexation: determination of binding constants and binding sites by fluorescence spectroscopy / C. Dufour, O. Dangles // Biochem. Biophys. Acta. – 2005. – Vol. 1721. – P. 164–173. 21. Металлопротеиназы матрикса нормальных тканей человека / П. З. Хасигов, О. В. Подобед, С. А. Кцоева [и др.] // Биохимия. – 2001. – Т. 66, вып. 2. – С. 167–179. 22. Неоднородность показателей сывороточной активности матрикс- ных металлопротеиназ при хрониче- ском эндометриозе / Г. Т. Сухих, Г. М. Соболева, Е. С. Силантьева [и др.] // Бюллетень экспериментальной био- логии и медицины. – 2007. – Т. 143, № 4. – С. 455–457. 23. Макаренко О. А. Антипротеи- назная активность флавоноидов / О. А. Макаренко, А. П. Левицкий, И. В. Ходаков // Вісник Одеського націо- нального університету. Серія Біологія. – 2010. – Т. 15, вип. 17. – С. 29–36. 24. New phytoweapons to curb leuko- cyte elastase / I. Dell’Aica, R. Caniato, S. Biggin, S. Garbisa // Drugs of the Future. – 2006. – Vol. 31 (9). – P. 827–835. 25. Макаренко О. А. Деструктивна роль еластази в патогенезі остеопоро- зу та інгібіція її активності флавоноїда- ми / О. А. Макаренко // Медична хімія. – 2011. – Т. 13, № 2 (47). – С. 107–111. 26. Effects of 3′-hydroxyfarrerol (1dB 1031), a novel flavonoid agent, on pha- gocyte products / F. Meloni, P. Ballabio, M. Gorrini [et al.] // Inflammation. – 1995. – Vol. 19. – P. 689–699. 27. Цебржинський О. І. Токсико- логія. Вибрані лекції : навч. посібник / О. І. Цебржинський, Г. Г. Трохимен- ко. – Полтава : ТОВ «Полімет», 2010. – 208 с. 28. Макаренко О. А. Антиокси- дантні механізми дії флавоноїдів у кістковій тканині / О. А. Макаренко // Одеський медичний журнал. – 2010. – № 5 (121). – С. 17–20. 29. Розсаханова Л. М. Порівняльна антиоксидантна ефективність препа- ратів, що містять біофлавоноїди / Л. М. Розсаханова, А. П. Левицький, О. А. Макаренко // Одеський медичний журнал. – 2004. – № 1 (81). – С. 21–24. ÄÎÑßÃÍÅÍÍß Á²ÎËÎÃ²¯ òà ÌÅÄÈÖÈÍÈ82 УДК 547.814.5+577.112+539.196 О. А. Макаренко, А. П. Левицкий ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФЛАВОНОИДОВ С ПРОТЕИ- НАМИ Флавоноиды — группа полифенольных соединений C6 — C3 — C6 ряда, синтезирующихся исключительно в высших растениях. Многочисленные биологические эффек- ты, которые проявляют флавоноиды в организме челове- ка, базируются на двух фундаментальных свойствах: ан- тиоксидантных эффектах и способности к образованию комплексов с протеинами. При взаимодействии с протеи- нами флавоноиды могут действовать как ингибиторы мно- гочисленных энзимов и/или как лиганды рецепторов, во- влеченных в сигнальную трансдукцию. В обзоре рассмат- риваются вопросы образования нековалентных связей меж- ду флавоноидами и протеинами (Ван дер Ваальсовы и элек- тростатические), неспецифического и специфического свя- зывания таннинов с пролин- и гистидин-богатыми протеи- нами слюны, ведущего к преципитации комплекса «фла- воноид–протеин», взаимодействия с транспортными про- теинами плазмы и ингибирование некоторыми флавонои- дами протеиназ. Ключевые слова: флавоноиды, протеины слюны, аль- бумины плазмы, взаимодействие «флавоноид–протеин», ингибирование протеиназ. UDC 547.814.5+577.112+539.196 O. A. Makarenko, A. P. Levitsky FLAVONOID-PROTEIN INTERACTION Flavonoids is a group of polyphenolic compounds C6 — C3 — C6 series, which are synthesized exclusively in higher plants. Numerous biological effects that show flavonoids in the human body are based on two fundamental properties: anti- oxidant effects and the ability to form complexes with proteins. The interaction of flavonoids with proteins can act as inhibi- tors of numerous enzymes and/or as ligands of receptors in- volved in signal transduction. The review deals with the for- mation of non-covalent bonds between flavonoids and proteins (Van der Waals and electrostatic), nonspecific and specific bind- ing of tannins with proline- and histidine-rich proteins of sali- va, leading to precipitation of the complex “flavonoid–protein”, interact with transport proteins of plasma and inhibition by some flavonoids of proteinases. Key words: flavonoids, proteins of saliva, albumin of plas- ma, “flavonoid–protein” interaction, inhibition of proteinases. У випусках журналу: Фундаментальні проблеми медицини та біології Нові медико-біологічні технології Оригінальні дослідження Огляди Інформація, хроніка, ювілеї Передплата приймається у будь-якому передплатному пункті Передплатний індекс 08205 ДОСЯГНЕННЯ Á²ÎËÎÃ²̄ òà ÌÅÄÈÖÈÍÈ Ïåðåäïëà÷óéòå ³ ÷èòàéòå æóðíàë
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-47555
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	XXXX-0102
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:42:00Z
publishDate	2012
publisher	Національна академія наук України
record_format	dspace
spelling	Макаренко, О.А. Левицкий, А.П. 2013-07-15T04:31:46Z 2013-07-15T04:31:46Z 2012 Взаимодействие флавоноидов с протеинами / О.А. Макаренко, А.П. Левицкий // Досягнення біології та медицини. — 2012. — № 2(20). — С. 75-82. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. XXXX-0102 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47555 547.814.5+577.112+539.196 Флавоноиды — группа полифенольных соединений C6 — C3 — C6 ряда, синтезирующихся исключительно в высших растениях. Многочисленные биологические эффекты, которые проявляют флавоноиды в организме человека, базируются на двух фундаментальных свойствах: ан-тиоксидантных эффектах и способности к образованию комплексов с протеинами. При взаимодействии с протеи-намифлавоноиды могут действовать как ингибиторы многочисленных энзимов и/или как лиганды рецепторов, вовлеченных в сигнальную трансдукцию. В обзоре рассматриваются вопросы образования нековалентных связей между флавоноидами и протеинами (Ван дерВаальсовы и электростатические), неспецифического и специфического связывания таннинов с пролин- и гистидин-богатыми протеинами слюны, ведущего к преципитации комплекса «флавоноид–протеин», взаимодействия с транспортными протеинами плазмы и ингибирование некоторыми флавоноидами протеиназ. Flavonoids is a group of polyphenolic compounds C6 — C3 — C6 series, which are synthesized exclusively in higher plants. Numerous biological effects that show flavonoids in the human body are based on two fundamental properties: antioxidant effects and the ability to form complexes with proteins. The interaction of flavonoids with proteins can act as inhibitors of numerous enzymes and/or as ligands of receptors involved in signal transduction. The review deals with the formation of non-covalent bonds between flavonoids and proteins (Van der Waals and electrostatic), nonspecific and specific binding of tannins with proline- and histidine-rich proteins of saliva, leading to precipitation of the complex “flavonoid–protein”, interact with transport proteins of plasma and inhibition by some flavonoids of proteinases. ru Національна академія наук України Досягнення біології та медицини Огляди Взаимодействие флавоноидов с протеинами Flavonoid-protein interaction Article published earlier
spellingShingle	Взаимодействие флавоноидов с протеинами Макаренко, О.А. Левицкий, А.П. Огляди
title	Взаимодействие флавоноидов с протеинами
title_alt	Flavonoid-protein interaction
title_full	Взаимодействие флавоноидов с протеинами
title_fullStr	Взаимодействие флавоноидов с протеинами
title_full_unstemmed	Взаимодействие флавоноидов с протеинами
title_short	Взаимодействие флавоноидов с протеинами
title_sort	взаимодействие флавоноидов с протеинами
topic	Огляди
topic_facet	Огляди
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47555
work_keys_str_mv	AT makarenkooa vzaimodeistvieflavonoidovsproteinami AT levickiiap vzaimodeistvieflavonoidovsproteinami AT makarenkooa flavonoidproteininteraction AT levickiiap flavonoidproteininteraction

Взаимодействие флавоноидов с протеинами

Репозитарії

Схожі ресурси