Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Отдельные гормоны трудно отнести к какой-то одной категории„н по мере накопления информации нх место в классификации может измениться. '!'аблица 44.2. Общая характеристика классов гормонов Группа П Группа ! Полипептиды Белки Гликопротеины Катехоламины Гидрофильные Не имеются Химическая при- Стероиды рода Иодтиронины Кальцитриол Липофильные Имеются Растворимость Транспортные белки Периол полужизни в плазме крови Рецептор Короткий (минуты) Продолжительный (часы и дни) Внутриклеточный На плазматической мембране сАМР, Са", метаболиты сложных фос" фоннозитидов и др. Медиатор Гормонрецепторный комплекс МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ $ ГРУППЫ Общая схема действия гормонов этой группы показана на рис.
44.1. Их липофильные молекулы диффундируют сквозь плазматнческую мембрану любых клеток, но только в клетках-мишенях онн находят свой специфический рецептор, имеющий высокую степень сродства к гормону. Образуется комплекс гормон †рецепт, который далее подвергается «активации». В результате этой реакции, зависящей от температуры н присутствия солей, меняется величина, конформацня н поверхностный заряд комплекса, н он приобретает способность связываться с хроматнном. Вопрос о том, где происходит образование н кактнвацня» комплекса — в цнтоплазме нлн ядре,— остается спорным, но он не очень существен для понимания процесса в целом.
Гормонрецепторный комплекс связывается со специфической областью ДНК н активирует либо инактнвирует специфические гены. В результате избирательного воздействия на транскрипцию генов н синтез соответствующих мРНК происходит изменение содержания определенных белков, что сказывается на активности тех или иных процессов метаболизма. Эффект каждого нз гормонов описываемой группы совершенно специфичен; как правило, их влияние сказывается менее чем на 1% белков нлн мРНК клетки-мишенн. Здесь мы обсуждаем ядерный механизм действия стерондных н тнреондных гормонов, поскольку этот механизм хорошо изучен. Однако имеются данные о прямом эффекте указанных гормонов на компоненты цнтоплазмы н различные органеллы. Было показано воздействие эстрогенов н глюкокортцкоидов на деградацию мРНК„известно также, ааааа 44 Мембрана клетки Рис 44.1.
Стеронлный гормон связывается с внутриклеточным рецептором и вызывает изменение его конформации. Далее этот комплекс связывается со специфической областью на хроматине, что приводит к активации ограниченного числа генов. Тиреоидные гормоны связываются с рецептором, составляющим часть хроматинового комплекса. В остальном механизм действия этих гормонов, по-видимому, одинаков. что глюкокортикоиды оказывают влияние на посттрансляционный процессинг некоторых белков.
Но все же большая часть данных указывает на то, что основной эффект этих гормонов проявляется на уровне транскрипции генов. Хотя биохимический механизм транскрипции генов в клетках млекопитающих не вполне ясе, тем не менее можно представить себе в обшей модели те структурные компоненты„которые необходимы для проявления регулирующего эффекта стерондных н тиреоидных гормонов на этот процесс (рис. 44.2). Транскрибируемые гены должны находиться в участках «открытого», т.е. транскрипционно-активного, хроматина (изображено в виде вздутия на рис. 44.1), о чем свидетельствует их чувствительность к гидролизу ДНКазой 1.
Такие гены, судя по полученным к настоящему времени данным, содержат по крайней мере два разных регуляторных элемента (сайты регуляции), расположенных в последовательности ДНК, примыкающей к 5'-концу сайта инициации транскрипции (рис. 44.2). Первый из них — иромоториый элемент (ПЭ) — универсален, поскольку в той или иной форме имеется во всех генах. Он определяет место прикрепления РНК-полимеразы П к ДНК, а следовательно, и точность начала транскрипции (начала считывания ДНК) (см. гл. 41). Второй элемент — гормон-чувствительный (ГЧЭ) — выявлен во многих генах, регулируемых стероидными гормонами.
Он локализован несколько дальше от 5'-конца, чем ПЭ, и может состоять из нескольких отдельных компонентов. Считается, что ГЧЭ модулирует частоту инициации транскрипции и в меньшей степени зависит от положения и ориентации (по сравнению с ПЭ). В этом отношении он похож на знхаисерные элементы, обнаруженные в других генах (см. гл. 41). Как правило, ГЧЭ выявляется на несколько сотен нуклеотидов выше сайта инициации транскрипции, но точная локализация варьирует от гена к гену. В некоторых случаях этот элемент расположен в самом транскрибируемом гене. Для идентификации ГЧЭ необходимо, чтобы он 161 дЫстене ГОЛ.ионов Знхансвр у ормон-чувствитепьный Зн хан сер? Область рступяторной ДНК Область структурной дН К Рис.
44.2. Структурные компоненты, участвующие в стероилиой регуляции транскрипции генов. 1. сАМР КАК ВТОРОЙ ПОСРЕДНИК Гормоны, ингибврукнцве аленилат- цвклазу Гормоны, стимулирующие алснвлатцикла- зу Апетилх олин АКТГ (адреиокортикотропный гормон) АДГ (аитидиуретический гормон) а,-Адреиергические гормоны Ангиотензин П Опиоиды Соматоствтии Р-Адренергические гормоны Кальцитони и КРГ (кортиколиберии) ФСГ (фолликулостимулирующий гормон) Глюквгои ХГЧ (хориогоиалотропин человека) ЛГ (лютеинизирующий гормон) Липотропин МСГ (мелаиоцит-стимулирующий гормон) ПТГ (паратиреоидиый гормон) ТСГ (тиреоид-стимулирующий гормон) связывал гормон-рецепторный комплекс с большим сродством, чем остальная ДНК в ядре или ДНК из другого источника. Такое специфическое связывание было действительно продемонстрировано.
Кроме того, ГЧЭ должен передавать дальше свой ответ на гормон. Чтобы это проверить, предполагаемую регуляторную последовательность ДНК «сшивают» с маркерным геном. Обычно в такие составные гены включают те маркеры, которые в нормальных условиях не подвержены влиянию гормона. В качестве маркерных генов используют чаще всего гены глобина„тнмидинкиназы или бактериальной хлорамфеникол-ацетилтрансферазы. Образовавшиеся при слиянии составные гены переносят в клетку-мишень, и если после этого обнаруживается, что гормон начинает регулировать транскрипцию маркера, то наличие функционально активного ГЧЭ можно считать доказанным. Использование этой техники позволяет точно определить положение ГЧЭ, его ориентацию н эффект замещения оснований.
Конкретный механизм того, как влияет на транскрипцию взаимодействие гормон-рецепторного комплекса с ГЧЭ, исследуется очень интенсивно. Предположительно регуляция осуществляется на уровне инициации транскрипции, но возможен эффект и на процессы элонгации и терминации. Высказывались предположения, что регуляторные сайты локализованы в самом гене илн вне его в положении выше 5' от сайта инициации или ниже 3'. Наконец, возможно также участие и транс-активных регуляторных механизмов (т.е. воздействие со стороны другой хромосомы).
МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ Н ГРУППЫ (ПЕПТИДНЫХ ГОРМОНОВ) Большая часть гормонов нерастворимы, не имеют специальных транспортирующих их белков (и потому характеризуются коротким периодом полужизни в плазме крови) и запускают ответную реакцию посредством присоединения к рецепторам, СААТ.бокс ТАТА.
бокс трансксмпции терминации локализованным на плазматической мембране (табл. 44.1 и 44.2). Механизм действия гормонов этой группы целесообразно обсуждать путем рассмотрения их внутриклеточных посредников. сАМР (циклический АМР, 3', 5'-адениловая кислота) — повсеместно распространенный нуклеотид„образующийся нз АТР при участии фермента аденилатцнклазы, играет ключевую роль в механизме действия ряда гормонов.
Различные гормоны увеличивают либо снижают внутриклеточный уровень сАМР (табл. 44.3), причем их эффект варьирует от ткани к ткани. Адреналин резко увеличивает концентрацию сАМР в мышцах, относительно мало влияет на этот параметр в печени. Прямо противоположное можно констатировать в отношении глюкагона.
От- Таблица 44.3. Субклассификапия гормонов группы 11. А Глава 44 162 зирует образование сАМР из АТР в присутствии ионов магния (см. рис. 34.14). То, что первоначально рассматривали как один белок с двумя функционально разными доменами, оказалось системой выдающейся сложности. Исследования, проведенные в течение последних 15 лет, выявили биохимическую уннверсальносп рецепторов гормонов и обоих доменов аденилатциклазного комплекса (ОТР-регулягорного и каталитического) и позволили создать модель их функционирования (рнс.
44.3). Модель позволяет понять, каким образом пептидные гормоны стимулируют или ингибируют образование сАМР. Две параллельные системы, стимулирующая (в) и ингибируюшая (1), сопряжены с одной и той же каталитической молекулой (с). Каждая система состоит из рецептора — В, или ~ — и регуляторного комплекса — О„и Сг,. Сг, н О., являются тримерами, состоящими из а-, р- и у-субъединиц. По-видимому, субъединицы р и у в обоих тримерах идентичны. Различаюшиеся а-субъединицы обозначают соответственно а, (мол. масса 45000) и а, (мол.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
