Химия и биология белков - Ф. Гауровитц 1953

Белки с гормональной активностью
Гормон щитовидной железы (тиреоглобулин)

Гормональная активность щитовидной железы известна очень давно, причем уже в первых исследованиях было отмечено, что эта железа содержит иод, имеющий большое значение для ее гормональной активности. Освальд [7] в лаборатории Гофмейстера выделил из щитовидной железы и одоглобулин, осадив его при полунасыщении сернокислым аммонием. Лучшим методом выделения этого белка, получившего название тиреоглобулина, может служить экстракция железы 1-процентным раствором уксуснокислого натрия с последующим осаждением экстрагированного гормона уксусной кислотой при pH 5 и переосаждением растворенного гормона при полунасыщении раствора сернокислым натрием.

Из всех рассматриваемых в данной главе гормонов тиреоглобулин является единственным, активная группа которого известна. Этой группой служит тироксин, входящий в состав пептидной цепи гормона. Тироксин представляет собой дииодфениловый эфир дииодтирозина со следующей формулой:

Гарингтон [6], установивший эту формулу, выделил тироксин после гидролиза тиреоглобулина баритом. В дальнейшем было обнаружено, что не весь иод, присутствующий в тиреоглобулине, находится в тироксине; часть иода входит в состав дииодтирозина (иодгоргоновой кислоты) [9, 10]. Если тиреоглобулин гидролизовать протеолитическими ферментами, то 16% иода освобождается в виде дииодтирозина.

Тиреоглобулин содержит 0,6% иода [10]. Молекулярный вес тиреоглобулина 700 000 [11]. Каждая молекула тиреоглобулина содержит, следовательно, 32 атома иода, входящие в состав 2—3 группировок тироксина и 8—12 групп дииодтирозина [11]. Тиреоглобулин устойчив только при определенных значениях pH, и вне этой зоны молекулы тиреоглобулина расщепляются на более мелкие субъединицы [12], Тиреоглобулин не реагирует с антителами, образующимися при введении в организм иодированных белков [13]. Это указывает на то, что остатки тироксина находятся внутри большой молекулы тиреоглобулина, а не на ее поверхности и потому недоступны для специфических антиподных групп молекулы антитела.

Тироксин легко образуется in vitro при воздействии на белки иодом в слегка щелочном растворе [14]. Так, например, при обработке 100 г казеина иодом было получено 0,4 г кристаллического тироксина [15, 16]. Тироксин можно также получить, окисляя дииодтирозин перекисью водорода в щелочной среде [17]. Все приведенные данные свидетельствуют о том, что первым этапом образования тироксина является иодирование тирозина:

Часть образовавшегося дииодтирозина расщепляется затем под действием щелочного раствора иода, и получившийся при этом иодированный ароматический остаток соединяется с дииодтирозином, образуя тироксин. Механизм этих реакций in vitro понятен, что же касается образования тиреоглобулина в организме, то мы до сих пор не знаем, почему вводимый иод соединяется преимущественно со специфическим глобулином и почему образующийся тиреоглобулин накапливается в щитовидной железе. То, что обмен вводимого иода происходит именно этим путем, очень убедительно показано опытами с введением радиоактивного изотопа иода [18].

Белки in vitro реагируют с иодом, но не с ионами иода. Между тем, введенный в организм животного иод быстро восстанавливается в тканевых жидкостях. Это дает основание предположить, что щитовидная железа содержит ферментную систему, способную окислять йодистые соли, согласно реакции

О₂ + 4HJ → 2Н₂О + 2J₂,

причем освобождающийся при этой реакции иод соединяется с глобулином, образуя тиреоглобулин. Образование тиреоглобулина тормозится гойтрогенами. Этим названием обозначается группа недавно открытых весьма важных в лекарственном отношении веществ [19]. Гойтрогены (т. е. вещества, обусловливающие образование зоба) являются производными тиомочевины, также обладающей известной активностью, хотя и менее выраженной, чем активность тиоурацила и других сходных веществ.

Механизм действия гормона щитовидной железы до сих пор скрыт от нас в такой же мере, как и процесс образования самого гормона. Это действие, несомненно, обусловлено остатком тироксина, так как сходные эффекты получаются и по введении чистого тироксина. Гормон увеличивает основной обмен и скорость созревания головастиков и других организмов. Несмотря на то, что действие тиреоглобулина изучалось целым рядом исследователей, до сих пор ничего не известно ни о месте действия гормона, ни о причине вызываемого им ускорения метаболизма и развития¹. Недостаток гормона оказывает противоположный эффект, т. е. обусловливает понижение скорости обмена и развития.