Том 1 (1128361), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Внутриклеточиая коммуникация с участием вто- рых посредников Регуляторные функции, описанные выше„включают воздействия на клеточную мембрану. Информация, полученная мембраной клетки, часто должна вызывать реакцию органелл и переносится к ннм различными веШествами, известными как вторые посредники (в отличие от первых, поступающих к клетке от внешних источников). Изучение вторых посредников развивается быстро, и нет гарантии, что нынешний уровень понимания проблемы окажется достаточно полным.
Здесь мы коснемся трех хорошо изученных посредников: Саз+, цАМФ и инозитолтрифосфата. Кальций. Простейший внутрнклеточный посредник — это ион Са '. Его свободная концентрация в покояшейся клетке очень низка и составляет 10 «в 1О ' моль. л '.
Он может проникать в клетку через специфические мембранные каналы, когда они находятся в открытом состоянии, например нри изменениях мембранного потенциала (см. гл. 2). Возникаюшее в результате повышение концентрации Саз+ запускает важные реакпии в клетке, такие, как сокращение миофибрилл, которое является основой мышечного сокращения (см. гл.
4), или выделение везикул, содержащих медиаторы,из нервных окончаний (см. гл. 3). Обе реакции требуют концентрации Саз+, равной приблизительно 10 з моль.л Са~', оказывающий регуляторное действие, может высвобождаться также и из внутрнклеточных депо, таких, как эндоплазматический ретикулум.
Высвобождение Саз+ из депо требует участия других посредников (см., например, рис. 1.16). Циклический аденозивмонофосфат, цАмФ. В последнее время доказано, что циклический аденозинмонофосфат (пАМФ), производное основного источника энергии в организме-АТФ, является важным вторым посредником. Сложная цепь реакций, показанная на рис. 1.15, начинается с рецептора К, на наружной поверхности плазматической мембраны, который может служить местом специфического связьеания для различных медиаторов и гормонов. После связывания со специфической «стимулирующей» молекулой к, изменяет свою конформацию; эти изменения влияют на белок О„на внутренней поверхности мембраны таким образом, что становится возможной активация последнего внутриклеточным гуанозинтрифосфатом (ГТФ).
Активированпый белок О„в свою очередь, стимулирует фермент на внутренней поверхности мембраны— аденнлатциклазу (АЦ), которая катализирует образование цАМФ из АТФ. Водорасгворимый цАМФ н является посредником, передающим эффект стн- Янко Слави (библисттека Роет/Хаа) ! ! и1амаааейуавзйем.го ! ! татар;//уавтсо.1зЬ.го ЧАСТЬ 1. ОБШАЯ ФИЗИОЛОГИЯ КЛЕТКИ 24 Возбуазающнй внешний сигнал Тормоаный внешний сигнал онлюшныи сесин Хо он гд +Ф ый1 ! иАМФ + Протеин- Н-цАМФ+ С 1 Ф ниназа А ФткФорилиромнныи АМФ~ белок Интивный! Фосфойизстераза Рнс. 1.16. Цепь реакций с участием внутрннлеточного посредника цАМФ (цнкпнческого аденозннмонофосфата).
Возбуждающий нлы тормозный внешние сигналы активируют мембранные рецепторы Ит нлн По Эты рецепторы регулируют процесс связывания О-белков с внутрнкпеточным ГГФ (гуаноэннтрнфосфатом), стимулируя нпн ннгыбнруй твм самым анутрнклвточную аденнпзтцннлвзу (АЦ). Усиливающий фермент АЦ превращает аленозннтрнфосфат (АТФ) в цАМФ, который затем прн участии фосфоднэстерэзы расщепляется до АМФ.
Свободный цАМФ дыффундырует в клетку н аюнвнрует аденнлаткнназу (А-кнназу), высвобождая вв катзлнтнческую субъеднннцу С, которая кэтэлнзнрует фосфорнлнровэнне внутрнклеточных бвлкоа, т.в. формирует конечный эффект вненлеточного стимула. На схеме показаны также фармакологические препараты н токсины, которые запускают (+) ипн ннгнбнруют ( — ) некоторые реакции (по (8) с изменениями) муляции внеклеточного рецептора К, к внутренним сгруктурам клетки. Параллельно со стимуляторной цепью реакций с участием К, возможно связывание тормозных медиаторов и гормонов с соответствующим рецептором Ки который опять-таки через ГТФ-активируемый белок О, -ингибирует АЦ и, таким образом, продукцию цАМФ.
Диффундируя в клетку, цАМФ реагирует с аденилаткнназой (А-киназа); при этом высвобождается субъединица С, которая катализирует фосфорилиробание белка Р. Это фосфорилирование переводит белки в активную форму, и теперь они могут проявить свое специфическое регулируюшее действие (например, вызвать деградацию гликогена). Эта сложная регуляторная система чрезвычайно эффективна, так как конечным результатом является фосфорилирование множества белков. т.е. регуляторный сигнал проходит цепь с большим коэффициентом усиления.
Наружные медиаторы, которые связываются с рецепторами К, и Кз, специфическими для кажцого из них, чрезвычайно разно- образны. Адреналнн, связываясь с К, или Кы участвует в регуляции метаболизма липндов и гликогена, а также в усилении сокрашения сердечной мышцы и в других реакциях (см. гл. 19). Тиреотропный гормон, активируя Ки стимулирует выделение шитовилной железой гормона тирокснна, а простаглацдин 1 тормозит агрегацию кровяных пластинок.
Ингибиторные эффекты, в том числе адреналина, опссредованные через Ко выражаются в замедлении липолиза. Таким образом, система цАМФ- зто многофункционалыщя внутриклеточпая регуляторная система, которая может точно контролироваться внеклеточными стимуляторными и ингибиторными сигнальными везцествами. Инозитолфосфат «ИФ.
». Внутрнклеточная система второго посредника — инозитолфосфата.-была открыта лишь недавно (рис. 1.1б). В данном случае ингибизорный путь отсутствует, однако имеется сходство с системой цАМФ, в которой эффект. стимуляпии рецептора К переносится на ГТФ-активируемый О-белок на внутренней поверхности мембраны. На следующем этапе обычный мембранный лнпид фосфатидилинозитол (ФИ), предварительно получив две дополнительные фосфатные группы, преврашается в ФИ-дифосфат (ФИФз), который расщепляется активированной фосфодиэстеразой (ФДЭ) на ииозитолтрифосфат (ИФз) и липид дияцилз.лвцерол (ДАГ). Инозитолтрифосфат -это водо- растворимый второй посредник, диффундируюший в цитозоль. Ои действует в первую очередь путем высвобождения Са ' из эндоплазматического ретикулума.
Сазе в свою очередь дейсгвует в качестве посредника, как было описано выше; например. он активирует Са*'-зависимую фосфокиназу, фосфорилируюшую ферменты. Лнпидная субъединица ДАГ (рис. !.1б) также переноскг сигнал, диффундируя в липидной фазе плазматической мембраны к расположенной на ее внутренней поверхности С-киназе, которая и активируется с участием фосфатидилсерина в качестве кофактора.
Затем С-киназа запускает фосфорилирование белков, переводя их в активную форму. Внутриклеточная система второго посредника ИФ, также может управляться множеством внешних медиаторов и гормонов, в том числе ацетилхолином, серотонином, вазопрессином и тиреотропным гормоном; как н система цАМФ, она характеризуется разнообразными внутриклеточньгми эффектами. Возможно, эта система активируется и светом в зрительном рецепторе глаза, и играет центральную роль в фототрансдукции (см. гл.
11). Впервые в индивидуальном развитии организма рецептор системы ИФ активируется спермием, вследствие чего ИФ, принимает участие в регулягорных реакциях, сопровождающих оплодотворение яйцеклетки. Системьг цАМФ н ИФ,-ДАГ являются высокоэффективными биологическими усилителями. Они я и с гп ю а: аугт 1 11 м ег а .» 11 ьнраууг а анги ГЛАВА 1. ОСНОВЫ КЛЕТОЧНОЙ ФИЗИОЛОГИИ Енешнин сигнал 1.5. Литература И лм э н — — — —.Я.:~- Зкалллаэмаэиааакин Лаэикулум Орнгвнальные статыв и обзоры Рис. 1.16. Цепь реакций с участием внутриклеточного посредника ИФ, (инозитолтрифосфата). Как и в системе цАМФ, внеклеточный сигнал опосредован через белок б, который в данном случае активирует фосфодизстеразу (ФДЭ).
Этот фермент расщепляет фосфатидилннозиндифосфат (ФИФэ) в плазматической мембране до ИФ, и диацилгпицерола (ДАГ); ИФ, диффундирует в цитоплазму. Здесь он вызывает выброс Са' ' из зндоплазмагического ретикулума; повышение концентрации Саэ в цитоплазме ((Саа"!а) активирует протеинкиназу, которая фосфорилирует и, следовательно, активирует ферменты. Другой продукт, ДАГ, остается в ыембране и активирует протеинкиназу С (кофактордюсфатидилсерин, ФС). Протеинкиназа С также фосфорилирует ферменты, опосредующие специфическое действие, связанное со сэимуляцией внешнего рецептора В.
Ветви цепи реакций с участием Ифэ и ДАГ могут быть активированы независимо иономицином и форболовым эфиром соответственно (по (8, 8) с изменениями) преобразуют реакцию между медиатором и наружным мембранным рецептором в фосфорилнрованне множества внутриклеточных белков, которые затем могут влиять на различные функции клетки. Один нз существенных аспектов проблемы состоит в том, что, насколько известно на сегодняшний день, су- шествуют только зги две тесно связанные регуляторные системы такого типа, используемые многочисленными внешними посредниками для регуляции разнообразных внутриклеточных процессов.
Вместе с тем, эти регуляторные системы, в том числе и Сав+, тесно взаимодействуют друг с другом, что позволяет им осуществлять тонкую регуляцию клеточных функций. Учебники н руководства 1. А)Ьеггг В., Вгау Вц Елин./., Яауу'М., ЛаЬепв К., На!- вал.7.Гэ. Мо1есгдаг В(о1ову оГ 1Ье Сей, Хе» уогЬ зпд Еопдоп, Оаг1апд РиЬГяып8 1пс..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
