Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Резервные рецепторы были выявлены при изучении ответа на некоторые полипептидные гормоны; полагают, что они служат как средством увеличения чувствительности клетки-мишени к низким концентрациям гормона, так и резервуаром рецепторов. Представление о резервных рецепторах относится к категории рабочих гипотез; оно может корректироваться в зависимости от того. какой аспект действия гормона и на какой ткани подвергается изучению. Например, на клетках гранулезы получено прекрасное совпадение между связыванием гормона и синтезом сАМР (когда какие-либо гормоны активируют аденнлатциклазу, резервных рецепторов, как правило, не обнаруживается); в то же время стероидогенез в этих клетках (сАМР-зависимый процесс) имеет месго уже в условиях, когда занято менее 1% рецепторов (см.
эффекты 1 и 2, рис. 43.3, Б). Для того чтобы в клетках печени произошла дерепрессия транскрипции гена фосфоенолпируваткиназы, достаточно, чтобы было занято существенно менее 1% рецепторов инсулина; с другой стороны, на тимоцитах обнаружена высокая степень корреляции между связыванием инсулина и транспортом аминокислот. Примерами диссоциации между уровнем связывания рецепторов и выраженностью биологического эффекта может служить влияние катехоламинов на Хирактсригтикп эндокринной си<тены Б Резервные рецепторы присутствуют А Резервные рецепторы отсутствуют й Ф н о о ь о з С а 60 з о М я зе Ж о % 50 Х зе 8 7 6 10 9 Ю 9 — Свпзыезние — 1оч (Гормон) — !ов (Гормон) — -- Эффект 3 Эффект 2 Рис. 43.3 Зависимость биологического эффекта от связывания гормона в условиях отсутствия (А) или наличия (Ь.
эффект 2) резервных рецепторов. В некоторых случаях биологический эффект может быть прочно сопряжен со связыванием гормона тканью. тогда как в отношении другого эффекта проявляется феномен резервных рецепторов (ср. эффекты ) и 2 на рис. Б). мышечное сокращение, липолиз и транспорт ионов. Предполагается, что эти конечные биологические реакции являю.гся результатом каскадного усиления действия гормона. Обнаружено, что одна и та же клетка проявляет разную чувствительность к гормону в зависимости от того, о каком эффекте гормона идет речь.
Так, в адипоцитах по мере нарастания занятости рецепторов инсулина происходит (последовательно) активация липолиза, окисления глюкозы, транспорта аминокислот и синтеза белка. Регуляция рецепторов Количество рецепторов в клетке или на ее поверхности находится в динамическом состоянии: оно регулируется физиологически и изменяется при заболеваниях или под влиянием терапевтических средств. Лучше изучены в этом отношении рецепторы, локализованные в плазматической мембране. Показано, что их концентрация и сродство к гормону (аффинность) являются регулируемыми параметрами. Изменение этих параметров происходит очень быстро и существенным образом сказывается на чувствительности клетки к гормону.
Например, в клетках, подвергнутых воздействию адренергнческих агонистов, в течение некоторого времени (от нескольких минут до часов) в ответ на новое добавление агониста прекращается активация аденилатциклазы и исчезает биологический ответ. Такая десеяеятязаяяя опосредуется двумя механизмами. Первый включает утрату рецепторов плазматической мембраной. Эта пояижаиипая регуляция осуществляется путем секвестирования (связывания) рецепторов в клетке, т.е.отделения их от других компонентов системы клеточного ответа. в частности от регуляторной и каталитической субъединиц аденилатциклазы (см. гл. 44). После удаления агониста рецепторы возвращаются на поверхность клетки и чувствительность к гормону восстанавливается.
Второй механизм десенситизации )3-адренергической системы †ковалентн модификация рецепторов путем фосфорилирования. Это сАМР-зависимый процесс, который не сопряжен с изменением числа рецепторов и их перемещением. Как показали опыты по реконструкции мембран (включение рецепторов в мембраны, предварительно лишенные рецепторов), фосфорилированные рецепторы не способны активировать цнклазу, что ведет к разобщению связывания гормона и активации клетки. Аналогичные примеры физиологической адаптации. осуществляемой путем понижающей регуляции количества рецепторов гомологичным гормоном.
можно наблюдать в случае инсулина, глюкагона. ТРГ, гормона роста, ЛГ, ФСГ, катехоламинов. Некоторые гормоны (ангиотензин 11 и пролактин) осугцествляют повышакнцую регуляцию своих рецепторов. Эти изменения количества рецепторов могут происходить очень быстро (за время, измеряемое минутами или часами), и, повидимому, они служат важным средством регуляции биологического ответа. Эффект частичной утраты рецепторов на биологический ответ„вызываемый данной концентрацией гормона. определяется наличием или отсутствием резервных рецепторов.
На рис. 43.4 показано, как влияет 5-кратное снижение количества рецепторов на кривую «концентрация--- ответ» в зависимости от этого условия. В случае А (резервные рецепторы отсутсгвуют) величина ответа достигает лишь 20% от конз роля; следовательно, происходит изменение 1',,„.
В случае Б (рсзсрв- Г.вцеа 43 ,4 Резервные рецепторы отсутствуют Б Резервные рецепторы присутствуют о о о а 80 в о к а зт 1 о о В о ю 80 в о к 7 6 10 9 10 9 8 7 — 1од (Гормон) — азу (Гормон) Нормальное количество рецепторов 8-кратное снижение количестве рецепторов Рис. 43А. Эффект 5-кратного снижения числа рецепторов на биологический ответ в системе. не солсржагпей (А) н солсржагцей (Б) резервные рецепторы.
ные рецепторы присутствуют) достигается макси- мальный ответ, но при гораздо более высокой кон- центрации гормона, чем в контроле; этот случай аналогичен изменению Км. Структура рецепторов Лучше других изучен ацетилхолиновый рецептор, который легко получить в очищенном виде, так как он содержится в относительно большом количестве в электрическом органе угря Тогрет3о еаЦогтси. Этот рецептор состоит из четырех суъединиц азч р, у и Ь. Две а-субъединицы связывают ацетилхолин.
Методом направленного мутагенеза были выявлены те области а-субъединицы, которые участвуют в образовании трансмембранного ионного канала, осуществляющего главную функцию рецептора ацетилхолина. Содержание других рецепторов очень мало, и это препятствовало проведению их очистки и анализа. В настоящее время методы генной инженерии позволяют получать необходимое количество материала, и такие исследования стали активно развиваться.
Удалось показать, что рецептор инсулина представляет собой гетеротетрамер (аз ~3,), в котором субъединицы соединены множественными дисульфидными связями; выступающая из мембраны асубъединица связывает инсулин, а пронизывающая мембрану 1з-субъединица обеспечивает передачу сигнала, вероятно, при участии тирозинкиназы, составляющей цитоплазматическую часть этого полипептида. Рецепторы инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР 1), зпидермального фактора роста (ЭФР) и липопротеинов низкой плотности (ЛНП) в целом сходны с рецептором инсулина (см. рис. 51.16).
Рецепторы других полипептидных гормонов охарактеризованы хуже, но„основываясь на их чувствительности к ряду пептидаз и протеолитических ферментов, полагают, что они имеют общий белковый компонент. Во многих случаях для связывания гормона необходимы, по-видимому. интактные дисульфидные связи, фосфолипид и углеводные компоненты. Рецепторы стероидных гормонов тоже являются белками. На протяжении последних лет была изучена их функция, а теперь начинает выясняться и структура.
Рассмотрим в качестве примера рецептор глюкокортикоидов (рис. 43.2). Он содержит три функционально разные области: 1) участок связывания гормонов, расположенный в С-концевой части полипептидной цепи; 2) прилегающий к нему участок связывания ДНК; 3) специфическая область 1М- концевой половины белковой молекулы, необходимая для высокоаффинного связывания с соответствующим участком ДНК (и содержащая болыпую часть антигенных участков молекулы). Существование этих трех функциональных доменов было подтверждено путем анализа рецепторов, синтезированных с использованием ДНК.
Видимо, такая структура в принципе свойственна разным типам рецепторов стероидных гормонов; при этом наблюдается высокая степень гомологии в последовательности аминокислот соответствующих участков. Очень любопытна также гомология между этим типом рецепторов и у-егЬА-онкогеном. !55 Харакнгериггпика эндокринной гисгиемы 7 8 8 4 10 Э 8 — !од (Гормон1 Рис. 43.5.
Разные гормоны одного и того же класса могут различаться по активности. Одинаковый по силе ответ достигае- тся при разных концентрациях гормонов. Концепция «гоииста †антагонис 100 10 Э 8 7 8 5 4 )од (Гормон1 Рис. 43.6. Гормоны можно разделить на следующие группы: агонисты (А), частичные агонисты (Б), антагонисты (А + В и Б+ В) и неактивные агенты Щ. Ж о о $ о «80 у зя Химические соединении гормональной природы можно разделить на четыре группы в зависимости от способности вызывать биологический ответ„ опосредованный рецептором данного гормона: агонисты, частичные агонисты, антагонисты и неактивные соединения. Эта классификация была очень подробно разработана применительно к глюкокортикоидам (см. гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
