Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 61
Текст из файла (страница 61)
а-Бунгаротоксин вазимодействует только с субъединицсй, имеющей молекулярную массу 53000,, а субъеднпица с молекулярной массой 40000 связывает ацетплхолин. Прп включении рецепторного белка в синтетические лппосомы илн липпдные мембраны добавление ацетилхолина в среду вызывает такой же сдвиг проницаемости мембраны для 14а+, который должен был наблюдаться. если бы рецепторный белок сам являлся натрневым каналом.
Каждая рецепторная молекула может связывать до 60 ионов Са'+, многие из которых диссоциируют из комптекса с рецептором при связывании ацетилхолина. Предполагается, что этот процесс имеет отношение к открыванию натриевых каналов. Рецептор выдается в синаптическую щель примерно на 10 нм. зп неРВнАя ткАнь 143я В условиях !п з!!и при связывании одной молекулы ацетилхолииа оказывается возможным вход около 50000 ионов !ха+ через открывшийся канал в течение примерно 1 мс. В постсинаптнческой мембране имеется приблизительно !0000 рецепторов на 1 мкм-', освобождение в синаптическую шель содержимого 200 — 300 везикул обеспечивает количество ацетилхолина, достаточное для взаимодействия примерно с 1 млн. рецепторов.
Если ацетнлхолин открывает достаточное число на~палов, то суммарный поток 5)а~ внутрь клетки приводит к деполяризации постсинаптической мембраны, вызывая тем самым физиологическую ответную реакцию постсинаптической клетки. Когда ацетилхолин диссоцпирует из комплекса с рецептором, !чаР-каналы закрываются и 1ча+, К+-АТРазный насос восстанавливает исходное распределение ионов. Весь этот цикл может повторяться каждые 2 мс. Фармакологическое средство гемихолиний конкурирует с апетилхолииом за связывающий участок рецептора.
Белок мускаринового (ацетилхолинового) рецептора был выделен из мозга крысы. Он имеет примерно такие же размеры, как и мономер никотннового рецептора, однако менее склонен к полимеризации. Выделению способствовало то обстоятельство, что мускариновый рецептор связывает "С-атропин (К,=0,6 нМ) даже более эффективно„чем ацетилхолии (К =0,2 мкМ). Это позволило также установить, что содержание мускариновых рецепторов составляет 4.10ж на 1,6 г массы крысы.
После введения животным никотинового ацетилхолинорецептора образуются антитела к этому белку, которые взаимодействуют с соответствующими рецепторами в нервной системе самого животного. В результате возникает состояние, очень похожее на заболевание туазгйеп!а йгао(з; возможно, следовательно, что причиной этого заболевания является образование антител к своим собственным никотиновым рецепторам. Удивительным оказалось то обстоятельство, что введение морской свинке рецепторного белка от такого эволюционно далекого вида, как скат Тогредо, вызывает образование антител не только к введенному белку; через некоторое время появляются также антитела, специфические по отношению к собственным рецепторам организма; в результате нарушается функция ~нервно-мышечных сииапсов.
После диссоциацин ацетилхолипа пз комплекса с рецептором ои оказывается доступным для действия находяшейся поблизости ацетилхолинэстеразы, которая связана с наружной стороной постсинаптической мембраны; а среднем на каждый ацетилхолииовый рецептор приходится ! молекула фермента. Фермент, выделенный из различных источников, представляет собой смесь олигомеров (доминирующей формой является тетрамер), образованных из однородных гликопротеидных субъединиц (М-75000). Каждая субъединица имеет один каталитический центр, способный расше- 1Ъ'. ЖНЛКАЯ ОРЕЛА ОРРАИИЗМЛ ю х х а ю х Ю р. Ю о Е Ю ЪЬ а Я Ю Ю. Е Ю рз Ю, Ю а х Д Ю ЮЮ Я 3 ЮЮ Э о — о о !. 1.
Ь х Ю о ! Ч х Ъ Ю Хо Ю 3Ю ЮЮ х ю Ю . Ь Е у Ю е а ю ха ЮЕ ОЮ х Х Ю Ю ~х а хх ЮЮ "Ц— Ю. Ехю Е И И и й х о З Е ЮЮ Ю *х Ю Юэ -л — о о ), й о 6 х х ц — о В й й. В т Х Ю ж О Ю. Х 63 й О 1 о ! Ю Ю Ю Ю.ю ЮД Ю Ю Юй ЮЮ Ю ю х с $ оц ЮО $:~ Я Ю Ю х хо О .р Ю й Р о~д Ф Ф Ю Ю Ю, Ю Ю Ю Ю ц Р Ю Ю Ю ЮХ Ю Ю И Ю Ю Я О Ю Вх Ю Ю Ю $ Ю Ю '-( Ю Ю 6 С3 37. НЕРВНАЯ ТКАНЬ сыз Й-Зимемилхароемоил-Н-мещиЪ' аисихинолиииооиа Н-метил-2-пириаии- ппьаолсимиааид 19 — 1БОЗ плять 16 молекул субстрата в течение 1 мс (Р*,л, ).
В отличие от антител к никотиновым рецепторам антитела к холинэстеразе нз электрического угря не способны взаимодействовать с эстеразой из мозга крысы. Связывающий участок активного центра ацетилхолинэстеразы, взаимодействующий с четвертичным азотом ацетилхолина, имеет анионный характер; в каталитическом центре функционирует система переноса зиряда (в которой участвуют остатки гпстидина и серина), аналогичная соответствующей системе у некоторых протеиназ (равд. 9.3.1). Как показано на рис. 37.6„в процессе гидро- лиза, каталнзируемого ацетилхолннзстеразой, происходит образование ковалентной связи между гидрокснльной группой остатка серина и злектрофильным атомом углерода карбонильной группы субстрата; при этом освобождается холин.
Далее происходит гидролиз ацнлированного фермента и освобождается ацетат. Многие вещества, которые связываются с анионным участком, например соединения с четвертичным азотом, являются конкурентными ингибиторами этого фермента; к числу таких соединений относятся простигмин и физостигмнн. Последние имеют карбамонлэфирную связь (илн уретановую структуру) и взаимодействуют одновременно с аняонным и эстеразным участками; при этом образуется карбамоилированный фермент, который очень медленно гидролизуется. Для тестирования особенно полезен И-диметилкарбамоил-И-метилоксихинолиниодид, поскольку при связывании его с ферментом он сильно флуоресцирует. Диизопропилфторфосфат, взаимодействуя с ферментом, образует стабильный диизопропилфосфорильный эфир по гидроксильной группе остатка серина в эстеразном участке; это приводит к необратимому ингибированию фермента.
Аналогичным образом с ацетилхолинэстеразой реагируют различные алкилфосфаты и фосфонаты; они применяются в качестве инсектицидов и «нервных газов». Анализ механизма действия ацетилхолинзстеразы позволил сформулировать критерии, которым должно отвечать соединение, способное восстанавливать активность ингибированного фермента: оно должно иметь сильную катиониую группу на соответствующем расстоянии от нуклеофильной группы. Было синтезировано несколько соединений с требуемыми характеристиками; наиболее ГУ.
ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА 1442 эффективным из них является 2-пиридинальдоксим. При низких концентрациях он вытесняет диизопропилфосфорильную группу нз эстеразного участка и быстро восстанавливает активность фермента. Это вещество является эффективным противоядием при отравлении фторфосфатом.
37Л.2.3. Повторное использование компонентов везикуа О судьбе везикуляриой АТР ничего пе известно; в то же время установлено, что «пустой» белковый каркас незикулы, не содержащий по крайней мере ацетилхолина, возвращается в пресинаптическую бляшку в результате пиноцитоза. Ацетат и холин, которые образуются в результате гидролиза ацетилхолина под действием холннэстеразы, также возвращаются в нервное окончание, проходя через пресинаптическую мембрану. Возврат холина происходит при участии системы транспорта, характеризующейся высоким сродством (К,„ж! — 2 миМ); наличие этой системы может служить «диагностическим» критерием холинергнческого синапса.
Активность этого транспортного механизма регулируется содержанием ацетилхолина в синаптической бляшке; ее уровень максимален после продолжительного функционирования нерва. Предполагается, что возвратившийся ацетат активируется за счет АТР (путем образования ацетиладенилата); далее образуется ацетил- СОА (разд. 12.2.1), который участвует в синтезе ацетилхолина Дополнительное количество ацетил-СОА образуется в результате действия цитрат-АТР-лиазы на цитрат, поступающий из митохондрий. 37.1.2.4. Другие нейромеииаторм Ацетилхолин служит медиатором лишь небольшой доли нервных синапсов, в число которых входит относительно немногочисленная группа соответствующих синапсов центральной нервной системы.
Список предполагаемых медиаторов продолжает расширяться; в него входят адреналин, норадреналин, дофамин, серо- тонин, ГАМК, глнцин и глутамат; менее ясен вопрос о роли различных олигопептидов, которые имеются в разных отделах мозга и освобождаются при определенных условиях. До сих пор не выявлено каких-либо закономерных соотношений между структурой молекул медиаторов и их функцией. Катехоламимы синтезируются в нервной системе из тирозина; при этом осуществляются такие же реакции, как и в мозговом веществе надпочечников (гл. 45). Лимитирующей скорость синтеза стадией является реакция, катализируемая тирозиигидроксилазой; этот фермент, по-видимому, ингибируется конечными продуктами биосинтетического пути (особенно дофамином и норадре- '144З ЗХ НЕРВНАЯ ТКАНЬ нилином) в тех клетках, которые используют эти вещества в качестве медиаторов.
Норадреналин выполняет роль медиатора в постганглионарных волокнах симпатической нервной системы и в различных отделах центральной нервной системы. Особое внимание привлекло действие этого медиатора в 1оспз соегп1ецз и в окончаниях волокон Пуркинье мозжечка„ где он вызывает гиперполяризацню подобно эффекту природного медиатора. Этот эффект предотвращает группа веществ, известных под названием ))-адреноблокаторы; важное место среди них принадлежит пропранололу: сн, сн — с — сн — нн — сн с)н Рецептор для большинства норадренергических нервных окончаний, по-видимому, сходен с р-адренорецепторами многих других клеток, например эритроцнтов.
Из тканей, которые содержат р-адренорецепторы, был выделен связывающий норадреналин белок (М -140000). Норадреналин активирует связанную с мембраной аденнлатциклазу, что приводит к увеличению образования сАМР и последующей активации киназы, которая катализирует фосфорнлироваине белка в постсинаптической ткани. В клетках Пуркинье при этом снижается проводимость для ионов Иа+, что приводит к уменьшению частоты генерируемых импульсов. В адренергических сннапсах имеются также а-адренорецепторы ~на пресинаптической мембране. При связывании с ними свободного норадреналина дальнейшее освобождение норадреналина в синапсе прекращается. В пресинаптических нервных окончаниях возможности декарбоксилирования дофамина с превращением его в норадреналин значительно превышают максимальную скорость гидроксилнрования тирознна.
Свободный норадреналин не накапливается в пресннаптических нервных окончаниях; он находится в везикулах, которые характеризуются меньшими размерами (около 45 — 80 нм) и меньшей плотностью по сравнению с везикулами мозгового вещества надпочечников, хотя в общем эти везикулы сходны. В везикулах каждая молекула а-хромогранина (М-77000) связывает примерно 50 молекул норадреналина и 12 молекул ЙТР; в них имеются также дофамин — р-гидроксилаза н связанный фосфоглицерид. Возможно, что последний этап синтеза норадреналина является неотъемлемой частью процесса формирования везикул. Полагают, что после освобождения содержимого незикул в синаптнческую щель происходит диссоциация комплекса норадрена- 19' 1444 ПА ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА лина с белком. В адренергическом синапсе нет компонента, эквивалентного ацетилхолинэстеразе, который завершал бы передачу сигнала.„ вместо этого имеется система с высокой емкостью и высоким сродством к норадреналину (К ж0,2 мкМ) для выкачивания из сииапса норадреналина через пресннаптнческую мембрану.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
