СОД – металлопротеин, состоящий из двух идентичных субъединиц, каждая из которых содержит по одному иону меди и цинка, по Номенклатуре ферментов относится к классу оксидоредуктаз ( КФ1.15.1.1).
Этот фермент защищает клетки от интермедиатов одноэлектронного восстановления кислорода, являясь «перехватчиком» супероксидных радикалов (O2.-).
Сu,Zn-СОД имеет несколько синонимов названия: эритрокупреин, гемокупреин, гепатокупреин, цереброкупреин. Общим для этих белков является присутствие меди, придающей концентрированным белковым растворам изумрудный цвет, а различия в названиях обусловлены в первую очередь, источником происхождения фермента.
Впервые Сu,Zn –супероксиддисмутаза была выделена из эритроцитов и печени быка в 1939 г. и получила название гемокупреин. В дальнейшем фермент выделяли из печени и мозга лошади, эритроцитов крови человека и т.д. В настоящее время большое внимание уделяется созданию высокопродуктивных штаммов микроорганизмов, синтезирующих СОД человека. Дрожжи, в отличие от бактерий, являются более подходящим, если не наилучшим реципиентом для экспрессии гена человеческой СОД, так как дрожжевая клетка обеспечивает N-концевое ацетилирование целевого белкового продукта.
Кроме общебиологического значения данного фермента, связанного с основополагающей ролью эндогенного антиоксиданта, пристальное внимание к данному белку привлечено в связи с его высокой лекарственной эффективностью. СОД воздействует на ключевые этапы заболеваний различной природы (вирусные и бактериальные инфекции, аутоиммунные заболевания, болезни ЦНС, радиационные поражения и др.), что определяет перспективность применения препаратов на основе СОД в ревматологии, кардиологии, офтальмологии, гастроэнтерологии и т.д.
СОД является эндогенным акцептором свободных кислородных радикалов, избыточное накопление которых в клетке имеет значение в развитии целого ряда кислород зависимых патологических процессов (гипоксия, воспаление, интоксикация и др.) СОД удаляет супероксидные радикалы и предотвращает образование других, более опасных для организма свободных радикалов: гидроксильного радикала и синглетного кислорода. Кроме того, СОД предотвращает накопление в очаге воспаления нейтрофилов, которые секретируют значительные количества лизосомальных ферментов, разрушающих близлежащие ткани. Очевидно, что лекарственные препараты на основе СОД являются наиболее перспективными среди противовоспалительных препаратов.
К настоящему времени существует хорошо обоснованная стратегия применения препаратов СОД при самых различных заболеваниях. Следует подчеркнуть, что лечение этих заболеваний препаратами СОД является патогенетической функциональной терапией, действующей на наиболее важное звено патологического процесса, что и отличает этот вид терапии от широко использующихся схем противовоспалительного лечения. Быстро развивается рынок лекарственных препаратов, содержащих СОД. К наиболее известным следует отнести препарат Пероксинорм (Германия) и его аналоги – препараты Онтосеин (Испания) и Палосеин (Франция), содержащие СОД из печени крупного рогатого скота. Недавно появился отечественный препарат Эрисод, активным компонентом которого является СОД из эритроцитов крови человека.
Однако, наличие большого числа аллергических реакций, связанных с применением препаратов на основе бычьей СОД, а также потенциальная опасность, так или иначе присущая препаратам крови человека, ограничили терапевтическое применение как тех, так и других. Очевидно, что клиническую актуальность применения препаратов на основе СОД можно связывать с гомологичным белком, причем приоритетное направление имеют лекарственные препараты на основе рекомбинантных белков человека.
Супероксиддисмутаза человека, получаемая по генно-инженерной технологии, с использованием в качестве продуцента культуры дрожжей Saccharomyces cerevisiae штамм Y2134 отвечает вышеуказанным требованиям и может быть использована для разработки лекарственных препаратов не только для местного, но и интравазального введения.
Изоэлектрофокусирование образцов СОД
1 – Образец 3- рекомбинантная СОД человека
2 – Образец 1 – препарат Эрисод
3 – Образец 2 – Cu,Zn-СОД человека фирмы Sigma
4 – белки-маркеры изоэлектрической точки, интервал рН 3-7.
Величины ИЭТ исследуемых образцов СОД близки между собой и равны 4,8±0,1.
Электрофореграммы образцов СОД человека
Дорожки:
1-3 – с β-меркаптоэтанолом;
5-7 – без β-меркаптоэтанола
1,5 –Образец 3;- рекомбинантная СОД человека
2,6 – Образец 1 – препарат Эрисод
3,7 – Образец 2 – Cu,Zn-СОД человека фирмы Sigma
4 – белки-маркеры
Гель градиентный 4-20% Т; 2,7%; толщина геля 0,75 мм
Как видно из рисунка, все образцы были гомогенны как в восстановленных, так и в невосстановленных условиях. Они характеризовалась молекулярными массами в (восстановленных условиях) около 20 кДа, что соответствует молекулярному весу субъединицы фермента. Можно отметить, что в невосстановленных условиях СОД концентрируется в области 60кДа. Это связано с неспецифическим взаимодействием димерной молекулы с додецилсульфатом натрия, используемым в ПААГ. Это особенность поведения фермента в ПААГ отмечена в литературе.
Содержание ДНК-примесей было определено методом молекулярной гибридизации. По данным анализа содержание ДНК-примесей в расчете на 1 мг высокоочищенной рекомбинантной СОД человека не превышает 2,5 пг.