Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 214
Текст из файла (страница 214)
В гормончувствитсльпых системах коночным результатом являстся активация протспп киньх)ы, которая регулирует какой-либо клсточпый процесс путем фосфорилирования клк>чевоп) для этого процссса белка. В гспсорных нейронах другой рсзульгат — измсненис мембранного потенциала и последующий электрический сигнал. который проходит к другому нсйропу на пути, связывающсм сенсорную клетку с головным мозгом. Всс эти систсмы самоинактивируются.
Связанпьш СТР превращается в С)Г)Р благодаря присущей С-белкам СТРазной активности, которая часто усиливается активирующими СТРазу бслками (САР— от англ. СТРазе-агг)г)агтй ргпгетх) или КСЯ-белками (англ. ге8и(аго)з о/ С-рп)гв)п зг((па!т8; см. рис. 12-5). В некоторых случаях эффекторпые ферменты, которые явля>отса мишенями С-белковой модуляции, также выполняют функцию ('*АР Мсхапизм дссенситизации, включающий ))юсфорилированис С-концовой области после связывания аррсстина, очень распр)>страпсн, а, можст быть, и унивсрсален. С1 к>н" гон. СС))Ы О) )но Сом;о остта и) Тнро'1 о«н)оо Т111)ог1)ооон"нькоооождалцщ1Й «*«гемон Ф ))))О1) зк1онзпю) 1р1)мБОно)оо Фай)«)1), 1)1)гн«)))г«Ж.)а)«))цп)1 ПЧ)М«Н:,ХХ 1О Фал)О>н«ля«рнн)и1и ' Фо хжс)1 Фо ))о) 1«у>ос) )си у за Оу х )и)гй ) о>)л) «)11 (ФС1') КОЛ) Ц)Н ГОНОИОН 11)ог.)н )с«юи ЛМР (Ь)1«11)«)))с«)1«О) Г))))го)й)С))О)) 12.10 Сенсорная передача сигнала в процессах зрения, обоняния н вкуса [659) Слалкис всщсгп»л Везапрессии Алрсиалии ! ! Свет Олораиты ! [САМ Р1 [сАМР1 ® [сОМР[ [1Рз[ [сАМР[ [сАМР[ са»',на+ са» са»+, на' к ' Рис.
12-г»2. Общие свойства сигнальных систем, отвечающих иа гормоны, свет, запахи и вкусы. ОРСК обеспечивают специфичность сигнала, а их взаимодействие с 6-белками обеспечивает ега усиление. Гетератримерные 6-белки активируют эффехтарные ферменты: аденилатцихлазу (АС), фасфалипазу С (Р1С) и фасфадизстеразы (РВЕ), разлагающие сАМР нли с6МР. Изменения концентрации вторичных мессенджерав (сАМР, с6МР 1Р,) приводят х изменениям ферментативнай активности при фасфарилиравании или х изменениям проницаемости (Р) поверхностных мембран для Са", Иа' и К'. Происходящая в результате депаляризация или гиперпаляризация сенсорной клетки (сигнал) передается через соединительные нейроны х сенсорным центрам в головном мозге. В наиболее хорошо изученных случаях установлено, чта десенситизация включает в себя фасфарилираваиие рецептора и связывание белка (аррестина), который прерывает взаимодействие рецептора с 6-белкам.
[[К вЂ” рецептор вазапрессина, [1-АК вЂ” Р-адренергичесхий рецептор. Другие сокращения для рецепторов и 6-белков те же, что и ранее. Краткое содержание раздела 12.10 СЕНСОРНАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА В ПРОЦЕССАХ ЗРЕНИЯ, ОБОНЯНИЯ И ВКУСА ° Зрение, обоняние н вкус у позвоночных обеспечиваются СРСК, нгпольэующнл[и гетеротримерпые С-белки для изменения мембранного потенциала 1~,„сенсорного нейрона. ° В палочках н колбочках сетчатки свет акти- вируст родопснн, который стимулирует замену С()Р на СТР в С-белке трансдуцине. Свободная о-субъединнца трансдуцина активирует сСМР-фосфоднэстеразу, которая понижает концентрацию сСМР и вследствие этого закрывает сСМР-эавнсимыс ионные каналы в наружном сегменте нейрона.
Происходящая в результате этого гнперполяризацня палочки нли колбочки передает сигнал на следующий нейрон снг- нального пути и, в конечном итоге, в голов- ной мозг. ° В обонятельных нейронах стимулы запускают, действуя через СРСК и С-белки, либо увеличение концентрации сАМР (активируя аденнлатцнклазу), лнГю увеличение содержания Сам (путем активации фосфолипазы С).
Этн вторичные мсссенджеры действуют на ионные каналы н соответственно на )»ае ° Вкусовые нейроны содержат СРС К, которые реагируют па вкусовые вещества путем изменения концентрации сАМР что в свою очередь изменяет 1'„„регчлируя (открывая нлн закрывая) ионные каналы. ° У разных видов наблюдается высокая степень консервативности в наборе сппяльных белков н механизмах передачи сигналов. ]660] Часть 1. >2. Биосигнализация 12.11.
Регуляция клеточного цикла протеинкиназами Одна из самых существенных функций фосфорилирования белков у эукариот заключается в рс>уляции клеточного цикла Во время роста эмбриона и на стадиях более позднего развития клеточное деление происходи~ практически во вссх тканях. Во взрослом организме большинство тканей находятся в состоянии покоя. «Решение» клетки делиться или не делиться имсст принципиальное значсние лля организма. Когда регуляторные механизмы, которые ограничивают клеточное деление, повреждены, клетка полвергается бесконтрольному делению, это приводит к катастрофическому результату — раку.
Нормальное клеточное деление требует происходящих в строго определенном порядке биохимических стадий, гарантированно обеспечивакнцих каждую дочернюю клетку полным комплектом молекул, необходимых для жизни. Исследования регуляции клеточного деления в разных эукариотических клетках позволили выявить универсальные регуляторные механизмы. Сигнальные механизмы, подоГ>ные рассмотренным вьппс, играют ключсвую роль в определении того, будет ли клетка делиться и когда это произойдет, а также обеспечивают правильный порядок прохождения стадий клеточного цикла.
Клеточный цикл протекает в четыре стадии У эукарнот к.легочное деление проходит четыре хорошо изученные фазы (рис. 12-43). В фазе Я (синтез) ДНК рсплицнруется, образуя копии для обеихдочернихклеток. ВфазеС2(Сотник.дар— промежуток между делениями) синтезируются новые бслки, и клетка увеличивается в размере примерно вдвое. В стадии М (митоз), разрушается ядерная оболочка материнской клетки, парныс хромосомы оттягиваются к противоположным полюсам клетки, каждый набор дочерних хромосом окружается вновь образованной ядерной оболочкой, в процессе цитокинеза клетка пережимается гюполам, образуя две дочерние клетки (см.
рис. 24-25). В эмбриональной или быстро пролифернрующей ткани каждая дочерняя клетка снова делится, но только после периода ожидания (С1). В культурах тканей животных клеток весь процесс занимает около 24 ч. Ф аза М В результате митоза Фаза СО (леления ядра) и Окончатс»ьпо Фаза Сз цитокнпеза (леле- лиффсренцироНетсинтеза ния клетки)образу- ваннысклеткп ДНК. Синтез ются лвс кочерине выходят нз РНК и белка клетки.
клеточного никла пролгоокается. на неопределен~ос яре ми. лл, ~Ш г«СЙ " ',.', 3 ч ' "':., Точка обратного входа Э'4)>,,"; ' >«. ' ';, Клетка, возаращающа Л ', '':;;:. у ' ' >ь ясянзСО,нхолитв 4-У «1. ] гн 6-12, > '. / ФазаС1 Синтез РНК и быка. Нет синтеза ДНК Критическая точка (точка рестрикции) Синтез ДНК, который Клетка, прошедшая зту ку, обязательно персйлет а 5-фазу ДНК а клетке. РНКи белок также синтезируются. Рис. 12-43. Клеточный цикл у зукариот. Продолжительность (в часах) четырех фаз варьирует, но приведенные здесь времена типичны.
После прохождения через стадию митоза и С1 клетка либо продолжает следовать по циклу, вступая в следукппее дсленис, либо прекращает делиться, оставаясь в фазе покоя (СО), которая может длитыщ часы, дни илн все время жизни клетки. Когда находящаяся в фазе СО клетка снова начинает делиться, опа снова вступает в цикл в фазе С1. Дифференцированные клетки, такие как гепатоциты илн адипоциты, уже приобрели свою специфическую форму и функцию; опи остаются и фазе СО. Стволовые клетки сохраняют способность к делению и к дифференцировкс в любые клетки в пределах определенного спектра клеток.
Уровни циклинзависимых протеинкиназ осциллируют (испытывают периодические изменения) Временная ре>уляция клеточного цикла осуществляется семейством протсинкиназ, активность которых изменяется в ответ на клеточные сип>алы. Фосфорилируя специфические Г>елки в точно опрсделенные моме» гы времени, зти цротеинки- ираль а с Т-пс>. ~а Атр - "А ~..'.а)), 44 (2( СЗЭК2 (неактивиая) Цнклнио бьелни Фосфо>но>иропаппый тъг>ео А >и> к' и оп А, ~ ~.
" ~' 'Ф'~,:~'~ СВКВ (неактивиая) СТЖ2 (активная) Рис. 12-44. Аитивация циклннзавнсимых протеинкиназ (СВК) цмклнном н фосфорнлированне. СВК (циклинзависимые протеинкинаэы), семейство родственных ферментов; они активны, только если связаны с циклинами — белками другого семейства. Кристаллическая структура СВК2, связанной и не связанной с циклином, показывает, что необходимо для этой активации.
а) Беэ циклина (РВВ 1В 1 НСК) СВК2 укладывается таким образом, что один сегмент (Т-петля) заслоняет участок связывания белковых субстратов и таким образом ингибирует активность протеинкиназы. Участок связывания АТР также находится вблизи Т-нетли. б) Связывание циклина (РВВ П) 1 Р1М) вызывает конформационные изменения, отодвигающие Т-петлю от активного центра, и переориентирует М-концевую спираль, при этом ключевой для катализа остаток (61пи) переносится в активный центр.
в) Фосфорилирование остатка Пп в Т-петле дает отрицательно заряженный остаток, который сгабилизируется путем взаимодействия с тремя остатками Агд, удерживая СВК в активной конформации (РВВ Н> ПЯТ). пазы управляют метаболнческимн процессами в клетке, надлежащим образом обеспечивающими клеточное дсленнс. Эти кнназы являются гетерогримерамн, содержащими рсгулягорную субъсднннцу цнклин н каталитическук> субъсднницу— цнклннзависимую протеинкиназу (СТ)К вЂ” от 12.11 Регуляция клеточного цикла прогеинкиназами [661) а> > гак с ус!(и-Иерепггепг ргогегп Ыпа хе).
В отсутствие циклнна каталнтическая субъсднцнца практически неактивна. Когда циклнн присоединяется, открывается каталитический центр и становится доступным нужный для катализа аминокцс:к>тный остаток (рнс. 12-44), а активность катали- ]882] Часть 1. 12. Биосип>ализация Я С2 М С1 >Сики>аВ-,СГ> ц>ос> »>' А-СЕ>Ю >В»к>вл Е-Сс>К2 « ) Ввел>я Рис. 12-48. Колебания активности специфических СВ-кяпаз у животных в процессе прохожденив клеточного цикла.
Активность циклиновой Е-СВК2 достигает пика вблизи границы фаз 61 и Б, когда активный фермент запускает синтез ферментов, необходимых для синтеза ДНК (см. рис. 12-48). Активность циклиновой А-СВК2 возрастает в фазах Б и 62, затем резко падает в фазе И, когда наблюдается пик активности циклиновой В-СВК1. тической субъединицы возрастает в 10 000 раз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
