Пептидные и белковые гормоны представляют собой водорастворимые биологически активные молекулы, состоящие из аминокислотных остатков, связанных пептидными связями. Их основная роль заключается в регуляции физиологических процессов, включая рост, обмен веществ, репродукцию и стресс-ответ.
Пептидные гормоны — это короткие цепочки аминокислот (обычно от 3 до 50 остатков). Примеры включают тиреотропный гормон (ТТГ), вазопрессин, окситоцин, глюкагон. Их биологическая активность определяется первичной структурой, а специфичность взаимодействия с рецепторами — конформацией молекулы.
Белковые гормоны представляют собой более крупные полипептидные цепи, часто обладающие сложной третичной или четвертичной структурой. К ним относятся инсулин, гормоны роста (GH), пролактин. Они имеют сложные дисульфидные мостики, гликозилированные участки и другие посттрансляционные модификации, необходимые для стабильности и функциональной активности.
Классификация пептидных и белковых гормонов может быть основана на:
Гормоны синтезируются на рибосомах клеток-экзокринных и эндокринных желез. Начальная форма — предшественники (прогормоны), содержащие сигнальные последовательности для транспортировки в эндоплазматический ретикулум. Там происходит обработка сигнальной последовательности, последующее складивание и образование дисульфидных связей. В аппарате Гольджи прогормоны подвергаются конечной модификации: отщеплению лишних пептидов, гликозилированию, фосфорилированию, после чего они упаковываются в секреторные гранулы.
Секреция регулируется внешними и внутренними сигналами: нейротрансмиттерами, концентрацией ионов, уровнем других гормонов. Выброс осуществляется экзоцитозом и направляется к кровотоку, где водорастворимость обеспечивает свободное транспортирование.
Пептидные и белковые гормоны не проникают через липидную мембрану, поэтому их рецепторы находятся на поверхности клеток. Взаимодействие с рецептором инициирует трансмембранный сигнальный каскад, чаще всего через:
Эти сигнальные каскады регулируют транскрипцию генов, активность ферментов, транспорт веществ через мембраны и секрецию других гормонов.
Инсулин — белковый гормон поджелудочной железы, регулирующий уровень глюкозы в крови. Активирует рецепторы с тирозинкиназной активностью, стимулируя поглощение глюкозы и синтез гликогена.
Глюкагон — пептидный гормон α-клеток поджелудочной железы, противоположно инсулину повышает концентрацию глюкозы через активацию гликогенолиза и глюконеогенеза.
Гормон роста (GH) — белковый гормон гипофиза, стимулирует рост тканей, деление клеток и синтез белка через активацию ядерных факторов транскрипции и инсулиноподобный фактор роста (IGF-1).
Вазопрессин — пептидный гормон гипоталамо-гипофизарной системы, регулирует водно-солевой баланс, увеличивая реабсорбцию воды в почках.
Окситоцин — пептидный гормон, стимулирующий сокращение матки при родах и выделение молока.
Пептидные и белковые гормоны имеют короткий период полужизни в крови (от нескольких минут до часа), что обеспечивает гибкую и быструю регуляцию физиологических процессов. Метаболизм происходит в печени, почках и тканевых ферментах, включая пептидазы и протеазы. Контроль уровней осуществляется через отрицательную обратную связь, гормональные каскады и чувствительность рецепторов.
Пептидные и белковые гормоны обеспечивают точное и быстрое регулирование жизненно важных процессов. Они играют центральную роль в:
С точки зрения биоорганической химии, изучение структуры, посттрансляционных модификаций и взаимодействия с рецепторами позволяет создавать синтетические аналоги гормонов, улучшать терапевтические препараты и исследовать молекулярные механизмы патологий, связанных с гормональной дисфункцией.