Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 53
Текст из файла (страница 53)
масса 41 000). Связывание гормона с й„или К,- приводит к опосредованной рецептором активации О-белка, что влечет за собой Мф+-зависимое связывание бТР а- вет тканей на действие нескольких гормонов этой группы осуществляется через посредство уникальных для каждого гормона рецепторов, сопряженных с одним и тем же соединением — аденилатциклазой. Лучший пример тому — клетки жировой ткани, в которых адреналин, АКТГ, ТСГ, глюкагон, МСГ и вазопрессин стимулируют аденилатциклазу и повышают уровень сАМР, Комбинация максимально эффективных концентраций этих гормонов не дает аддитивность эффекта, а обработка клеток, вызываюшая блокаду одного из рецепторов, не меняет клеточного ответа на другие гормоны. Аденилатциклазнаи система Компоненты этой системы в клетках млекопнтаюших показаны на рис.
44,3. Взаимодействие гормона со своим рецептором приводит к активации либо инактивации аденилатциклазы. Этот процесс опосредуется по крайней мере двумя ОТР-зависимыми регуляторными белками, обозначаемыми О,- (стимулирующий) и О,- (ингибируюший) белок (используют также обозначения Х; и Х,-белок); каждый из этих белков состоит из трех субъединиц: а, р и у. Аденилатциклаза, локализованная на внутренней поверхности плазматической мембраны, катали- н1 н, амтв сАВ4Р Рис. 44.3. Гормон-рецепторный сигнал (Н) передается через стимулирующий (в) и ингибирующий (1) регуляторный комплекс (О, илн О,) и либо стимулирует, либо ингибирует активность аденилатциклазы (С).
Аденилатциклаза катализирует образование сАМР из АТР. (Мод1йед ич1п репп1вв)оп Ггогп ОИгпап А. О. О-рго1е1пв апд диа1 соц1го1 оГ адепу1а1е сус)аве, Сей, 1934, Зб, 577. СорупйЫ 1пе Мавваспнвеав 1пвйвиве оГ Тесппо1ойу.) Действие гормонов !63 субъединицей с отделением от нее !3- и у-субъединиц. атв а!3у = — а. СТР + !3у. ОТГааа Субъединица а, обладает СТРазной активностью; гидролиз СТР ведет к переходу ее активной формы а, ОТР в неактивную и восстановлению тримерной структуры комплекса О,. Действие холерного токсина — необратимого активатора аденилатциклазы— основано на том, что он вызывает АОР-рибозилирование а„-субъединицы и тем самым инактивацию ОТРазы; иными словами, он фиксирует а,- субъединицу в активной форме. Субъединица а, тоже является ОТРазой; однако ее комплекс с СОР (а, СОР) плохо диссоциирует.
Реактивация а, происходит путем обмена ОТР на ОВР. Коклюшный токсин необратимо активирует аденилатциклазу посредством АОР-рибозилирования а,-субьединицы; при этом а, теряет способность активироваться. Другой необратимый активатор аденилатциклазы — 1КаР; судя по тому, что его эффект на белки С, и О, примерно одинаков, можно предположить„ что он воздействует и на а;, и на ц;субъединицы. Какова роль каждой из субъединиц- — а, !3 и у, — в точности пока не установлено.
Можно высказать две гипотезы. Первая:а; и а,-субъединицы неконкурентно взаимодействуют с каталитическим доменом (С) аденилатциклазы, оказывая соответственно противоположные эффекты; конечный результат в этом случае зависит от соотношения активных а, и а,. Однако оказалось, что в изолированной системе активная а,-субъединица очень слабо ингибирует С. Повидимому, верна вторая гипотеза, согласно которой !3-субъединица О;-белка ингибирует а„при этом субьединица а„связывающая !3, выступает как антиингибитор аденилатциклазы, но сама по себе не обладает прямым эффектом.
Многие компоненты циклазной системы, в том числе каталитическую субъединицу, удалось получить в очищенном виде, и сейчас уже ясно, что существует целое семейство С-белков. Так, очень близки к б-белку аденилатциклазы трансдуцин (белок, участвующий в сопряжении света с фотоактивацией сетчатки глаза) и продукты гав-онкогенов; из ткани головного мозга выделен уникальный белок С~„другие, пока еще мало изученные белки этого ряда, повидимому, участвуют в транспорте ионов кальция и калия или же метаболизме фосфоинозитидов. Значение этих компонентов выявляется в таком «природном эксперименте» как псевдогипопаратиреоидизм.
Этот синдром характеризуется гипокальциемией и гиперфосфатемией(биохимические признаки гипопаратиреоидизма) и рядом врожденных дефектов; при этом функция паратиреоидной железы не нарушена: биологически активный ПТГ секретиру ется в большом количестве. Однако органы- мишени этих больных резистентны к гормону из-за какого-то дефекта на пострецепторном уровне, Это может быть частичная недостаточность О-белка (вероятно, только а;субъединицы), вследствие которой нарушено сопряжение между связыванием гормона и активацией аденилатциклазы; встречаются случаи, когда образование сАМР в ответ на действие ПТГ протекает нормальным образом, но отсутствует эффект сАМР на метаболические реакции.
Не удивительно, что у больных с псевдогипопаратиреоидизмом часто наблюдается нарушение клеточного ответа и на другие гормоны, в том числе на ТСГ, глюкагон и !3-адренергические агенты. Протеинкиназа В прокариотических клетках сАМР связывается со специфическим белком, называемым катаболическим регуляторным белком (КРБ); этот белок связывается непосредственно с ДНК и воздействует на экспрессию генов. Аналогия между этим эффектом и описанным выше действием стероидных гормонов очевидна. В эукариотических клетках сАМР связывается с протеинкиназой — гетеротетрамериым белком, состоящим из двух регуляторных (К) и двух каталитических (С) субъединиц.
Связывание сАМР протекает следующим образом: 4 сАМР+ К2С2~ р(2 (4сАМР)+ 2С. Комплекс К,С, лишен ферментативной активности, но при связывании сАМР с К-субъединицами происходит диссоциация К и С, и тем самым активируется С-субъединица (рис. 44.4). Последняя катализирует перенос концевой (у) фосфатной группы от АТР (Мй") на остаток серина или треонина в различных белках.
Участками фосфорилирования обычно служат последовательности -Ага-Агя-Х-Бег- и -Ьуз-Агя-Х-Х-Бег-, где Х вЂ” любая аминокислота. Первоначально были описаны две протеинкиназные активности: еАМР-зависимая и еАМР-независимая. Однако, как видно из табл. 44.4, все оказалось значительно сложнее, поскольку фосфорилирование белков по современным представлениям— один из важнейших регуляторных механизмов. Все перечисленные в табл. 44.4 киназы представляют собой уникальные соединения, очень разнообразные по субъединичной структуре, молекулярной массе, способности к аутофосфорилированию, Км для АТР и субстратной специфичности. Наиболее подробно изучены сАМР-зависимые протеинкиназы 1 и 11.
У этих ферментов общие С- субъединицы и разные К-субъединицы. Первоначально протеинкиназы разделили на два типа, основываясь на различии поверхностного заряда и соответственно условий элюции с ионобменной хроматографической колонки (протеинкиназа 1 — менее кислый белок и элюируется более слабым солевым раствором по сравнению с протеинкиназой 11). В боль- Глава 44 164 Неактивная иротеинквнаэе Гормон — т Активнан иротеинкинаэа Фоефопротеин | Фоефатазы Физиологические эффекты Рис. 44.4. Гормональная регуляция внутрнклеточных процессов через сАМР-завнснмые протеннкнназы. 1Соипеху о1,1.
Со- гЬ|п.) шинстве тканей присутствуют обе формы фермента, но существуют большие видовые и тканевые различия в распределении изоформы 11. Как показали ра- Таблица 44.4. Протеннкнназы, полученные в очищенном виде Фосфопротеины Все данные свидетельствуют о том, что эффект сАМР на эукариотические белки опосредован фосфо- Гормон чувствительные Кальций/кальмодулнн-зависимые кнназы Кальций/фосфолнпнд-зависимые кннвзы сАМР-зввнснмая кнназа 1 н 11 сСтМР-зависимая кнназа Тнрозннкнназа, зависимая от фактора роств эпидермиса Кннвзв насекомых, зависимая от циклических нуклеотндов Инсулин-зависимая тнрозннкнназв Кнназа легких цепей мнознна Кнназв фосфорнлазы Киназа пнруватдегидрогеназы Гормон-чувствительность ие обнаружена Кнназа 11 квзенна дц-РНК-завнсимая кнназа фактора элонгацнн 2а Гемин-завнсимая кнназа фактора элонгацнн 2а Киназв 1, яктнвнруемвя протевзой Кнназа родопснна Вирусные тнрозннкнназы 1, П н Ш Предположительно гормон-чувствительные Кнназа 1 казенна Кнназа 11, актнвнруемая протеазой боты последних лет, протеинкиназы 1 и 11 поразному отвечают на добавление определенных комбинаций аналогов сАМР; использование такого подхода позволяет определить, какая из изоформ опосредует специфический биологический ответ.
Некоторые данные указывают также на то, что под действием гормонов происходит избирательная активация протеинкиназы типа 1 либо 11. В действии гормонов участвуют еше несколько протеиикииаз. Роль некоторых из них показана на рис. 44.5 и в последующих разделах этой главы. Киназы, зависимые от эпидермального фактора роста и инсулина, уникальны тем, что эта ферментативная активность локализована в рецепторе гормона и проявляется при связывании лиганда с рецептором (см. гл. 51). Другая их особенность состоит в том. что они фосфорилируют преимущественно остатки тирозина„что редко встречается в клетках млекопитающих. Какую роль эти ассоциированные с рецептором кнназы играют в механизме действия гормона, пока не ясно, но можно предположить, что гормон запускает каскад реакций фосфорнлирования, причем один либо несколько продуктов этого каскада служат внутриклеточными посредниками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
