Дефензини: защитни катионни пептиди — структура, функции и значение

Научете как дефензините — мощни катионни пептиди — защитават организма: структура, механизъм, функции и значение за имунитета и терапевтичния потенциал.

Дефензините са малки катионни протеини, които се срещат при животните и растенията. Те са защитни пептиди на гостоприемника. Те действат срещу бактерии, гъбички и много вируси.

Дефензините имат 18-45 аминокиселини, включително шест до осем запазени цистеинови остатъка. Клетките на имунната система разполагат с тези пептиди, за да помогнат за унищожаването на фагоцитираните бактерии. Тези клетки включват неутрофилни гранулоцити и почти всички епителни клетки. Повечето дефензини действат, като се свързват с мембраната на микробната клетка. Веднъж попаднали там, те правят малки дупчици в мембраната, които позволяват на жизненоважните йони и хранителни вещества да изтекат навън.

Структура

Основни характеристики:

• Къси пептиди с дължина обикновено между 18 и 45 аминокиселини.
• Позитивен (катионен) заряд — важен за взаимодействието им с отрицателно заредените микробни мембрани.
• Наличието на 6–8 запазени цистеинови остатъка, които формират дисулфидни (S–S) връзки и стабилизират третичната структура.
• Амфпатичност — дефензините имат разделение на полярни и неполярни повърхности, което подпомага вгнездването им в мембраните.

При гръбначните животни дефензините се групират главно в α- и β-дефензини (а при някои примати има и θ-дефензини). Разликата между тях се определя от разположението на цистеиновите остатъци и образуваните дисулфидни връзки, което дава различна пространствена структура и свойства.

Механизъм на действие

• Директно разрушаване на мембраната: катионният и амфипатичен характер позволява на дефензините да се свързват с отрицателно заредените компоненти на бактериалната или гъбична мембрана (липополизахариди при грам-отрицателни, липотеихова киселина при грам-положителни). След свързване могат да образуват пори или да предизвикат "постелков" ефект (carpet model), водещ до дестабилизация и лизис.
• Вътрешни мишени: някои дефензини проникват в клетката и взаимодействат с вътрешни структури (ниво на ДНК, рибозоми или ензими), което води до спиране на синтезата и смърт.
• Иммуномодулиращи ефекти: дефензините действат и като сигнални молекули — привличат имунни клетки (хемотаксис), индуцират или потискат продукцията на цитокини и участие в зарастването на рани.

Физиологични роли

• Първична антимикробна защита на кожата, лигавиците на дихателните пътища, храносмилателния тракт и пикочните пътища.
• Подкрепа при фагоцитоза — неутрофилните гранулоцити освобождават дефензини в лизозомите и в екстрацелуларните везикули за убиване на погълнатите микроби.
• Регулация на местния имунен отговор и участие в процеси на възпаление и възстановяване на тъканите.
• Влияние върху съставa на нормалната микробиота — дефензините помагат да се поддържа баланс между полезни и патогенни микроорганизми.

Регулация и активиране

Много дефензини се синтезират като неактивни пропептиди и се активират чрез протеолитно отцепване. Експресията им се регулира от инфекции, възпаление и фактори като витамин D (за някои човешки пептиди). Някои дефензини са конститутивно експресирани (постоянно), докато други се индуцират при контакт с микробни продукти или цитокини.

Клинично значение и приложения

• Потенциални нови антимикробни лекарства: поради широкия спектър и бързия механизъм на действие, дефензиноподобни молекули се изследват като алтернатива или добавка към антибиотици.
• Устойчивост и ограничения: високи концентрации на сол или наличието на протеази могат да намалят активността на някои дефензини; бактерии могат да развият механизми за защита, макар и по-рядко в сравнение с класическите антибиотици.
• Ролята им при болести: промени в нивата или функцията на дефензините са свързани с хронични възпалителни състояния, заболявания на кожата (като псориазис) и повишена податливост към инфекции.

Обобщение

Дефензините са ключови компоненти на вродения имунитет — кратки, катионни и стабилизирани от дисулфидни връзки пептиди, които директно унищожават патогени и модулират имунния отговор. Тяхната уникална комбинация от антимикробна активност и имунорегулаторни функции ги прави важни както за защитата на организма, така и за разработването на нови терапевтични подходи.

Въпроси и отговори

В: Какво е дефензин?

В: С какви патогени се борят дефензините?

В: Колко аминокиселини обикновено имат дефензините?

В: Какво е предназначението на цистеиновите остатъци в дефензините?

В: Кои видове клетки в имунната система съдържат дефензини?

В: Как дефензините убиват бактериите?

В: Само животинските клетки ли съдържат дефензини?

Търсене по буква