Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 199
Текст из файла (страница 199)
Ф Занятый репгото вызываетобмен С()Р-Стр а П 3 связывается со спсцифичес им рецептором иаэнлоплазатическом ретикулуме, ысвобожлая ааключеиый там Саз'. лицерин и Сазе м~ протеинкиназ ности плазмати браны. 12.2 Рецепторы, сопряженные с б-белком, и вторичные мессенджеры [611[ 0 Π— Р=О Н 0 0 0 — Р— О О О а Н О вЂ” Р— О Н Н О И возит-1,4,з-трисфосфат НРаг Растворимый в воде ииозиттрисфосфат диффуидируст из плазматической мембраны в эидоплазматический ретикулум, где связывается со специфическими рецепторами 1Рз и заставляет открыться Са'-каиалы, находящиеся в ЭР Вследствие этого в цитозоль высвобождается Саг' (стадия ®), концентрация Саг' в цитоплазме резко возрастает до -10 а М. Одним из аффектов увеличения концентрации Саг является активация протеиикииазы С (РКС).
При активации РКС диацилглицерии кооперируется с Саг', также действуя как вторичный мссссилжср (стадия Ов). РКС фосфорилирует остяки Бег или Тйг специфических белков-мишеней, изменяя их каталитичес кую активиость (стадия От). Существует целый ряд изофермеитов РКС, каждый имеет характерное распределение по тканям, специфичность к белкам-мишеням и различные функции в клетке. Среди лгишеией — белки цитоскелета, фермеиты и ядерные белки, регулирующие экспрессию генов.
Все это семейство ферментов отличается широким спектром активностей, например оии влияют иа процессы в иервпой и иммунной системах, а также регулируют лелеиие клеток. Действие группы соединений, известных как промоторы опухолей, определяется их влияиием иа РКС. Наиболее изучены форболо- ствующим специфическим рецептором па плазматической мембране (рис. 12-10, стадия Ог), комплекс гор мои — рецептор катал изи руст обмен СТР— СГ)Р иа ассоциированном С-белке С„ (стадия Ср), активируя его практически так же, как [3-адрсисргический рецептор активирует С» (рис. 12-4). Активироваииый С„в свою очередь активирует специфичную для Р1ра Р1.С (рис.
12-10, стадия ®), которая катализирует (стадия ®) образоваиие двух лющиых вторичных месссиджсров: диацилглицерииа и инозит-1,4,5-трисфосфата, пли 1Ра (ие путать с Р1Рз, с. б22). вые эфиры — синтетические соединения, мощные активаторы РКС. По-видимому, оии имитируя>т действие клеточного диацилглицерипа как вторичного мсссеиджера, ио, в отличие от природи ых диацилглицерииов, ие могут быстро разрушаться.
Путем непрерывной активации РКС эти сиитетическис промоторы опухолей вмешиваются в нормальную регуляцию роста и деления клеток (см. обсуждсиис в разд, 12.12) и таким образолв провоцируют развитие опухолей. ° (СНг)1г О=С Снг О С=О Сн. СН О Снгон М иристоилфорболапстат (форбаловый эфир) Кальций является вторичным мессенджером для многих сигнальных путей Существует множество вариантов сигиализ»- ции с участием ионов кальция. Во многих клетках, отвечающих иа вцеклеточпые сигналы, Саг' служит вторичным мессеиджером, приводящим в действие виутриклсточиые ответы, такие как экзоцитоз в нейронах и клетках зидокриииой систел1ы, сокращение мыпщ и перестройку цитоскелета в процессе амебоидиого движения.
В норме концентрация Саг' в цитозоле сохраняется очень низкой (с10 т М) благодаря действию Саг'-иасосов в эидоплазматическом ретикулуме ЭР митохоидриях и плазматической мембране. Гормональные сигналы, иервиые импульсы или другие стимулы вызывают либо вход Саг' в клетку через специфические Саг"-каиалы в плазматической мембране, либо высвобождение кальция из ЭР или митохондрий, в каждом случае происходит увеличение содержания Саг' в цитозоле и запуск клеточного ответа. Измеисиия концентрации С за' восприиимаются Сат -связывающими белками, рс- ЯЯЯ' 1612] Часть 1. 12.
Бносигнализация Флуоресцентные зонды широко используются лля обнаружения быстрых биохимических изменений в отдельных живых кзетках. Их можно испольаовать для мгновенной (в пределах наносекунд) регистрации изменений внутриклеточной концентрации вторичного мессенджера или активности протеннкиназы. Более того, флуоресцентная микроскопия имеет достаточно высокое разрешение, что позволяет выявить, где именно в клетке происходят такие изменения. В одной из широкоприменяемыхметодикфлуоресцентныезонлы делают нз природного белка — зеленого флуоресцентного белка (СГР, от англ.
ВтееяЯиотюсетарпхе»я) медузы Аедиатеа истопи (рис. 1). При поглощении кванта света СГР затем испускает фотон (т. е. флуорссцирует) в зеленой области спектра. Белок СГР состоит из 11 нитей, собранных в Г»-цилиндр, в центре этой структуры находится хромофор (поглощающий и испускающий фотоны) — трнпептид Зет໠— Туг«» — С!уе» (рис. 2). Окисле»»ие трипептила катализируется свмил» зеленым флуоресцентным Рис.
1. Медуза Аег)иотеа истотю, часто встречающаяся в Пьюджет Саунд шт. Вашингтон, США. Хромофор Р;"«,.".;,' л»в«т«л — »ут«« — »»»у« ~ Рис. 2. Зеленый флуоресцентный белок (ВГР) и шаро- стержневая модель его флуорохрома (из РВВ 10 1 ба). бслкол» СГР (рис. 3), так что для осуществления реакции нс требуется никакого доп»шнительного белка илн кофактора (кроме молскулярпоп» кислорола). Поэтому СГР можно»слон ироваз ь практически в любой клетке, где он может служить в качестве флуоресцентного маркера, например в виде слитого белка с каким-либо другим белком (см. рис.
9-15, а). Генно-инженерными манипуляциями с геном СГР пх»даны варианты этого белка с ркшичными спектрами флуореспенции. Например, в желтом (уеб йлв) флуорссцснтном белке (УГР) при замещении остатка А!азв на Еуз измсняются длины волны поглощения света и флуоресценции. Другие варианты ( ГР испускают синий (Ыие, ВГР) или голубой (суая, СГР) свет, а родственный белок (шКГР1) флуореспнрует в красной области (рис. 4). СГР и его варианты — это компактные структуры, которые сохраняют способность прн укладке принимать нативную конформацию (1-цилиндра даже при слиянии с другим белком.
Исследователи используют эти гибридные флуоресцентные белки в качестве «спектральных линеекэ, чтобы определять ржютояния между взаимодействуя»шими компонентами клетки и (косвенно) измерять концентрацию веществ, вызывающих изменение расст»>яния между двумя белками.
12.2 Рецепторы, сопряженные с б-белком, н вторичные мессенджеры 161З1 О 0 Х НО Яег М вЂ” Яег н)ч ( о — Н)Ч-с' 1 -н. НО Г он 02 ажестм> но 0 Н Н 0 НО НО Г ( он О)у О)у ( ( Зрелый хромофор Рис. 3. Основу хромофорной группы 6РР составляет последовательность аминокислот: -Зегв'-Тутм-61у4>-. При созревании хромофора происходит внутренняя перегруппировка, сопряженная с окислительной реакцией, протекающей в несколько стадий. Здесь представ- лен механизм этого процесса в сокращенном виде. шо 6 во а х к б бо в 40 к в о С> 20 о 4ОО боо 000 Длина волны (нм) тоо Возбужденная флуоресцирующая молекула, такая как СЕР или г'г Р, может освобождать энергнк> поглощенного фотона по одному из двух путей: (1) путем флуоресцепции — испускается фотон с немного болыпей длиной волны (с более низкой энергией), чем Рнс.
4. Спектры испускания для вариантов 6РР. возбуждающий свет, или (2) путем неиалучательного флуоресцентного резонансного переноса анергии (РКЕТ от англ. Р)иагатсепсе геэтапсе епе>ду Ьапз) ег), когда энергия возбужденной молекулы (донора) переходит прямо к соседней молекуле (акцептору), без аииссии фс>в>оиа, переводя акцептор в возбужденное состояние (рис. 5).
Теперь акцептор может вернуться в основное состояние путем флуоресцеиции; испущснн ый фотон имеет большую длину волны (более низкую энергию), чем имели как первоначальный возбуждающий свет, так и флуоресценция донора. Этот второй путь гап>ения возбуждения (ЕКЕТ) возможен только в случае, если донор и акцептор расположены поблизости друг от друга (на расстоянии от 1 до 50 А); эффективность ГКЕТ обратно пропорциональна шестой степени расстояния между донором и акцептором. Таким образом, очень малые изменения расстояния между донором и акцептором регистрируются как очень большие изменения ГКЕТ в виде флуоресценции молекулы акцептора при возбуждении донора.
При наличии достаточно чувствительных световых детекторов этот флуоресцентный сиппьт можно измерять в заданных участках отдельной живой клетки. 4зз 4тв ии им т «зз; ' '"'- 527 н и г н в т ск -- тт вааимадвйвтвия НРР «АМР~ Р Ф% Ззо им Генно-инженерные гибридные белки (активный) иа 646 нм 16141 Часть 1. 12. Биосигнаяиэация Рис. 5. Когда белок-донор (СРР) возбуждается монохромным светом с длиной волны 433 нм, он флуоресцируег при 476 нм (сдева). Когда бедах (красный цвет), слитый с СРР взаимодействует с белком (фиолетовый), слитым с ТРР это взаимодействие сближает СРР и ТРР в достаточной степени, чтобы стал возможным флуоресцентный резонансный перенос энергии (РВЕТ) между ними.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
