Лекция 2

ЛЕКЦИЯ № 2.

Продолжение белков:

2. Эластин – это гидрофобный не гликозолированный белок, длинной около 800 аминокислотных остатков. В составе эластина четверть аминокислотных остатков приходится на 25 гидрофобных Б, глицина мало, пролина 25-28% - здесь он не гидроксилируется, аланина очень много. Синтезируется в виде проэластина, очень много раз повторяется последовательность: (пролин-глицин-валин-глицин-валин)₁₁ – до 11 раз повторяется. По силе взаимодействия этот белок слабый, т.к. гидрофобный. Эластичность этот Б приобретает за счёт образования – Десмозин – это объединение нескольких остатков лизина и альлизина (4 остатка) объединяются в узел, соединяя ковалентными связями 4 участка полипептидной цепи.     

3. Фибронектин – это сложный четвертичный белок (в его составе 2 полипептидные цепи), являющийся гликопротеин. Имеет 2.500 АКных остатков в полипептидной цепи. Каждая цепь построена из 3х коротких много раз повторяющихся АКных последовательностей и нескольких участков (глобулярных и фибриллярных). При этом С-конец располагается внутри клеток, а N-конец выступает наружу. Эти 2 цепи соединяются дисульфидным мостиком. Глобулярные домены способны взаимодействовать с клетками, с коллагеном и концевое взаимодействие с гепарином.  Глобулярные участки предназначены для взаимодействия с вышеописанным. Для взаимодейстивя необходим Б – интегрин. Различают 3 формы фибронектина:    

- Растворимый фибронектин – в таком виде он находится в плазмп крови, где способствует свёртыванию крови, заживлению ран и фагоцитозу.

- Поверхностный фибронектин – прикреплён к мембране клеток и имеено в мемранах возможно образование олигомерной формы.

- Трудно растворимый матриксный фибронектин – в матриксе соединительной ткани, образует волокна, располагающиеся друг за другом (фибриллярная форма). Последовательность: аргенин-глицин-аспарагиновая кислота – (RGD-последовательнось). RGD-последовательность взаимодействует с рецепторами, т.е. RGD-рецепторы называются.

4. Ламинин – это 900 АКных остатков, этот Б синтезируется эпителиальными клетками, является основным Б базальных мембран, способен связываться с коллагеном и клетками. Белок состоит из 3х типов цепей, в цепи А – 440 Аминокислот, а цепь В1 – 225 АК, в цепи В2 – 205 АК.   

Цепь А располагается по середине, а цепи В имеют не только фибриллярные участки, но и глобулярные. За контакты отвечают глобулярные участи цепи В. Фибриллярная часть обеспечивает адгезию, именно с этим участком связывают различные факторы роста. 

Рекомендуемые материалы

5. Интегрины – это мембранные гликопротеины, состоящие из 2х полипептидных цепей, при этом они пронизывают мембрану целиком (внутри С-концы, а N-концы выставлены наружу). L-цепь подвергается гидролизу у самого основания мембраны, но остаётся относящейся к цепи, т.к. образуется дисульфидная связь. Целый Б состоит из L и В цепей. Интегрины содержат в матриксной части АКтые последовательности, взаимодействующие с RGD-последовательностью фибронектина. Внутриклеточные последовательности С-концевые участки интегринов могут конактировать с сократительными Б, чаще всего с актином. Выделяют 3 семейства интегринов, которые различаются В-цепями:    

- Первео семейство содержит рецепторы для фибробластов и фибронектина.

- Второе – предпочитает фибронектин тромбоцитов.

- Третье – взаимодействует преимущественно с лейкоцитами.

Именно итегрины считают ответственными механорецепторами.

ОБ УГЛЕВОДАХ.

В чистом виде углеводов в соединительной ткани нет – они входят только как компоненты. Кроме того и как гетерополисахариды.

Фибробласты и многие другие СТ-клетки секретируют в матрикс глюкозамингликаны.

Гликопротеины – это белок, в составе которых преобладают белковая часть, содержание углеводов в них варьирует от 1 до 60%. При этом углеводные остатки присоединяются к АМ: серил, триамину за счёт огликозидной связи, остатки аспарагина присоединяют за счёт образования N-гликозидной связи. Чаще всего происходит присоединение к белку остатки глюкозы или галактозы.     

Протеогликаны – это очень крупные молекулы (1000000масса), их построение осуществляется за счёт последовательного присоединения либо моно- либо дисахаридных звеньев к исходным трисахариду (ксилоза и 2 остатка галактозы – это трисахарид). Дальее к нему добавляются остальные. Протеогликаны чаще всего – это линейные молекулы. Более короткое написание мальтозы для примера: Glс(a1®4)Glc. Различают несколько классов протеогликанов:

- 1й класс: Гиалуроновая кислота (дисахарид) молекулярная масса от 4 до 8 миллионов, содержится в коже, хрящах, стекловидном теле, синовиальной жидкости. Короткое написание: [GlcUA(b1®3)GlcNAc(b1®4)]n.     

- 2й класс: Хондроитинсульфат (ы) – [GlcUA(B1---3)GalNAc(B1---4)]n. Находятся в хрящах (более всего), роговице, костях, стенках артерий. Молекулярная масса от 5000 до 50000 Дальтон.

--- Дерматансульфат: [UdA(B1---3)GalNAc(B1---4)]n.  Имеется в коже, сосудах и сердечных клапанах. Масса от 15 до 40000 Дальтон. UdA – это Идуроновая кислота (это стереоизомер). 

--- Кератансульфат [Gal(B1---3)GlcNAc(B1---4)]n. Имеется в роговице, хрящах. Ммасса от 4 до 19000. В нём нет кислот!

У всех соединений и 1го и 2го класса – это структурные элементы, гидрофильны!

--- Гепарин или гепарансульфат (различия в названии условные – по степени сульфатизации): [GlcUA(L1---4)GlcNAc(L1---4)]n. – Масса от 5 до 20000 Дальтон, не устойчивая. Имеется в тучных клетках СТ.  

Как пример, протеогликаны:

- Гель алоэ состоит из ацетата Манозы и дрожжевых глюканов (имеют В-гликозиднеые-связи), более учтойчив.

О ЛИПИДАХ.

Производные Арахидоновой кислоты.

Арахидоновая кислота – это длинная кислота (4 атома углерода) и 2 ненасыщенные связи.

1. Эйкозаноиды - эти полиненасыщенные кислоты (в том числе и арахидоновая кислота) образуются из фосфолипидов. Фермент, который отщепляет фосфолипиды поступает только с пищей! Активаторы фосфолипазы – Ангеотензин, Брадикинин, Тромбин, Адреналин. Все эти вещества увеличивают внутриклеточное содержание кальция. К ингибиторам фосфолипазы А2 относятся противовосполительные стероиды (Кортизол и др.). Фермент – липооксигеназа (встраивают кислород, т.е. окисляют). Под действием этого фермента образуются Лейкотриены.    

2. Фосфотизилинозитол. Фосфолипазу-С активирует Адреналин и Норадреналин, Ацетилхолин, Вазопрессин, ионы кальция. Фермент – циклооксигеназа, её ингибирует индометоцин и бутодион. Образуются: простогландины и тромбоксаны.

Все соединения образуются из Эйкозатригеновой кислоты (3 двойных связей), Эйкозотетраеновая (4), Эйкозопентаеновая (5). Из Эйкозатриеновой кислоты образуются простагландины (PGE1, ТОА1, ЛТА3, ЛТС3, ЛТД3). Из Арахидоновой кислоты образуются простагландины (PGЕ2, PGF2, PGI2 или простоциклин) и Лейкотриены (ЛТА4, ЛТВ4, ЛТС4, ЛТД4, ЛТЕ4). Из Эйкозапентатриеновой образуются простагландины (PGE3, PGI3, PGF3) и лейкотриены (ЛТА5, ЛТВ5, ЛТС5).

Все простагландины и тромбаксан можно рассматривать как производные Простаноидовая кислоты (я не знаю как она пишется).   

Тромбоксаны содержат атом кислорода в кольце.  

Распад простагландинов происходит под действием фермента, который окисляет углерод в 15 положении, и восстанавливает двойные связи. Главным продуктом, который выделяется будет укороченная кислота в составе которой 16 атомов углерода (названия этой кислоты можно не писать).    

Лейкотриен – образуется приемущественно в лейкоцитах, тромбоцитах и макрофогах. Повышает проницаемость сосудов и главное участие – это участие в аллергических реакциях. Для образования (окисления) необходима липооксигеназа (окисляет в 5 атоме) – встраиваются 2 атома кислорода и образуется пероксид (НРТЕ). После отщепления воды образуется цикл. В итоге получаем Лейкотриен-А4 (4 двойных связей). Если к этому соединению присоединится вода, то получим Лейкотриен-В4. Чтобы образовать Лейкотриен-С4, то к Лейкотриену-А4 присоединяется трипептид Глутатион. Глутатион состоит из глицина и цистеина, и представляет собой гаммаГлутамилЦистеинилГлицин. Затем Лейкотриен-С4 постепенно расщепляется (разрушается), от него отщепляется глутаминовая кислота, от Д4 отщепляется глицин и остаётся Лейкотриен-У4. Простагландины Е стимулируют сердечную деятельность, но расширяют сосуды. Действуют через рецепторы ссопряженные с АденилатЦиклазой. Простагландины-F действуют через рецепторы сопряженные с фосфолипазой-С, увеличивая содержание кальция и вызывая сокращение гладких мышц.       

МЕХАНИЗМЫ ХОДА КАЛЬЦИЯ В КЛЕТКЕ.

В плазме (вне клетки) концентрация кальция 10^-3 Моль, в клетке (в покое) 10^-7 Моль.

Механизмы входа кальция в клетку:

1. Работает в возбудимых тканях, при этом вход осуществляется через потенциалзависимые каналы. Различают 2 типа каналов: L и Т. L-каналы открываются при потенциале мембраны выше -10 МВольт, долго сохраняют состояние активности и  инактивируются при потенциале -60 мВольт. Кроме кальция проводят другие 2х валентные ионы, например, никель, кобальт, марганец, барий и т.д.; и ионы натрия. Калий через эти каналы не проходит Т-каналы активируются при потенциале выше -70мВольт, инактивируются при потенциале -100 мВольт. Через эти каналы осуществляется быстрая составляющая. Эти каналы, в отличие от L-каналов, не чувствительны к кальциевым блокаторам. L-блокаторы – это:

- Класс дигидропередины: коренфар, верапомил.

- Бензодиазепины.

- Дилтиазе.

СТРОЕНИЕ L-КАНАЛОВ.

Канал образует 5 белков: L1, L2, B, гамма, бета.

1. L-1 субъединица имеет ммасу 155-170 кДальтон, является собственно белком, образующим канал, рецептором кальциевых блокаторов и обладает чувствительностью к потенциалу. Б состоит из 4х больших доменов, каждый из которых 6 раз пронизывает мембрану. Второй сегмент – там расположены отрицательно заряженные АКные остатки. В аминокислотной последовательности белка, как этого так и практически всех других Б (которые связывают кальций), выявлены в последовательности гомологичные участки. Четвёртая субъединица обладает чувствительностью к потенциалу.    

L-2 белок- это гликопротеин, состоит из 2х полипептидных цепей, соединённых дисульфидным мостиком, всегда соединён с L-1 белком.

Бета (50 ), дельта и гамма (30 кДальтон) белки – всегда есть в структуре, что делают до сих пор не известно. Альфа1 и бета Б могут подвергаться фосфорилированию цикла АМФ под действием циклоАМФактивными протинкиназами. Фосфорилирование активирует систему.  

2. НАТРИЙ КАЛЬЦИЕВЫЙ ОБМЕН в результате которого входит в клетку в обмен на 3 молекулы натрия. Следствием работы этого механизма будет гиперполяризация мембраны (вненяя сторона имеет + заряд, а внутренняя отрицательную). Белок переносчик тоже может фосфорилироваться ферментом кальцийКальмодулин-зависимой протеинкиназой. Фосфорилирование активирует систему. При этом система работает обратимо: кальций входит в клетку в случае увеличения внутриклеточной концентрации натрия, что бывает при ингибировании натрий-калиевой-зависимой АТФазой – к  такому эффекту приводят сердечные гликозиды. В случае понижения внутриклеточной концентрации натрия этот механизм будет работать в обратную сторону.

Механизм работы в обратную сторону.

3. МЕХАНИЗМ ПЕРЕНОСА ИОНОВ КАЛЬЦИЯ. Перенос ионов кальция осуществляют либо фосфотидная кислота, либо арахидоновая. Потенциал мембраны при работе этого механизма не меняется.

4. РЕЦЕПТОР-зависимые кальциевые каналы. Главная их особенность, что они присутствуют как в возбудимых, так и не в возбудимых тканях. Именно через эти каналы осуществляется влияние на поступление всех БАВ. Типы рецептор-зависимых каналов:

- Истинные рецептор-зависимые каналы. Для поступления ионов кальция необходим белок – который называется рецептор ®. Собственно рецептор-зависимые каналы.

- Проводящие каналы, активируемые вторичным посредником (цАМФ, сGМФ, СА²⁺, IP3, ДАГ).

- Каналы, зависящие от G-белка.

Рецептор-зависимые каналы проводят также другие 2х-валентные ионы, натрий и калий. Эти каналы могут быть локализованы как в плазматической мембране, так и в любых внутриклеточных мембранах. Типичным представителем истинных рецептор-управляемых каналов является никотиновый-ацетил-холиновый рецептор, который в физиологических условиях проводит натрий и калий, однако способен пропускать ионы кальция. Также к ним относятся NМДА-рецепторы глутаминовой кислоты и пуриновые Р2-рецепторы, которые обнаружены в гладко-мышечных клетках сосудов, в тромбоцитах и макрофагах. Наиболее хорошо изучен 2й тип рецепторов: цикл АМФ- и циклc GМФ, они открываются при непосредственном связывании с ними лигандов без участия протеинкиназ; состоят из 4 или 5 одинаковых L-субъединиц, каждая из которых это одна полипептидная цепь ммасой 75 кДальтон, и 6 раз пронизывающей мембрану цепи. Пропускают другие 2х валентные ионы и натрий. Через такие каналы действуют Лектины и другие факторы роста. Через G-белки действуют в нервной системе субстанция Р и также факторы роста (низкомолекулярные, регуляторные). Все рецептор-управляемые каналы блокируются местными анестетиками, психотропными препаратами и кальциевыми антагонистами.    

МЕХАНИЗМЫ УДАЛЕНИЯ КАЛЬЦИЯ ИЗ ЦИТОПЛАЗМЫ.

Рекомендация для Вас - 1.3. Механические характеристики и свойства.

Основной вклад в поддержание низкой концентрации кальция в цитоплазме вносят кальций-зависимые АТФазы внутриклеточных мембран ЭПР и митохондрий. Фермент использует энергию АТФ для переноса ионов кальция. У животных существуют несколько изоформ этого фермента. Масса АТФаз из быстрых скелетных мышц 110 кДальтон, в составе молекул 10 трансмембранных участков, активный центр фермента располагается на поверхности цитоплазматической поверхности. Все активные участки расположены на цитоплазматической поверхности. Первый участок – это переносящий участок, с которым связываются ионы кальция. Второй – участок фосфорилирования. Третий – участок, с которым связывается АТФ. В цитоплазме связывание молекулы АТФ вызывает фософрилирование остатка аспарагиновой кислоты и усиление связывания кальция. Кальциевая АТФаза сердца отличается тем, что фермент регулируется дополнительно интегральным мембранным белком фосфолабамом, который обнаружен также в гладких мышцах и в медленных скелетных мышцах. Белок (фосфоламбам) представлен 5 полипептидными цепями, каждая по 6 кДальтон,  в гидрофильной части молекулы имеются остатки серина и триамина, которые могут фосфорилироваться циклАМФ-зависимой протеинКиназой. В не фосфорилированном состоянии фосфоламбам подавляет активность Кальций-зависимой-АТФазы. После фосфорилирования комплекс распадается и активность кальцийАТФазы восстанавливается. В сердце фосфорилирование фосфоламбама возможно и протеинКиназой-С. Кальций-зависимая АТФ-аза плазматических мембран отличается от внутримемранных (масса 138 кДальтон), фермент переносит кальций в обмен на 2 протона и активируется белком – кальмодулином. Из цитоплазмы клеток наружу кальций может выделятся за счёт кальций-натриевого обмена.

МЕХАНИЗМЫ ВЫХОДА КАЛЬЦИЯ ИЗ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ДЕПО.

Главная роль принадлежит инозитолтрифосфату. Рецепторы к ИТФ выделены из гладких мышц – это 4 гликопротеина по 260 кДальтон каждая, на N-концевом участке находится рецептор связывания инозитолтрифосфата. Выход кальция из ЭПС сопровождается переносом заряда, который компенсируется ионами калия. Каналы у калия свои. Рецептор к ИТФ может фосфорилироваться протеинКиназойА – фосфорилирование инактивирует рецептор, также эти каналы инактивируются гепарином. Кроме инозитолФосфат-зависимых каналов во внутриклеточных мембранах найдены кофеин-зависимые каналы, они встречаются во всех мышцах, нейронах и секреторных клетках. В полости ЭПР кальций находится в не прочного комплекса с белком – кальсеквестрином. Кальсеквестрин связывает до 50% ионов кальция на молекуле. Митохондрии как источник внутриклеточного кальция используются лишь при некоторых патологических состояниях. В частности: при отравлении 4х хлористым углеродом (гепатотоксическое соединение) и в почках при отравлении солями урана. В этой ситуации кальций выходит за счёт энергии окислительного фосфорилирования, обмениваясь на 2 протона.     

Работа сердца контролируется как парасимпатической, так и симпатической НС. На кардиомиоциты будут действовать Ацетилхолин и Катехоламины. При этом ацетилхолин оказывает на сердце тормозные эффекты через мускариновые рецепторы. Катехоламины действуют через адренэргические рецепторы и оказывают стимулирующее влияние (главным образом через В-рецепторы).

На сосуды L1-рецептор вызывает сужение вен и артерий, В-рецептор – расширение.

- М-рецептор – метаботропный рецептор, связан с G-белком. Под действием взаимодействия М-рецептора с G-рецептором – ингибирует канал. L0-субъединица ингибирует кальциевые потенциал-зависимые каналы. Li-субъединица активирует калиевые каналы – в результате мембрана деполяризуется; кроме того – ингибирует аденилатЦиклазу и в цитоплазме снижается концентрация цАМФ. Ингибитор м-рецептор – Атропин.