Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 15
Текст из файла (страница 15)
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ БИОХИМИИ ЧЕЛОВЕКА 25,5. Адреналин стимулирует образование циклического адеиозинмонофосфата Рас 2Ь8, Л. Схематическое изображение над- почечника в ра грете Мозювой слой секрети- рует алреиалиа и норшчжналин. корковый сте- роипные гормоны коры надпочечников. Б. По- чученная метопом замораживания скалывания реплика «ромаффниовых гранул в Литоплазме клеток мозгового слоя надпочечников крысы. В зги» гранулах содержатся в больших количест- вах адреналин и АТР. Пол влиянием посту- пившего нервного сигнала происходит выделе- ние содержимо~ о гранул путем зкзонитоза. тем гликолиза, стимулируя тем самым гликолитическое образование АТР.
Эти свойства адреналина делают его одним из ценнейших лечебных средств, особенно в критических ситуациях, например при остром сердечном коллапсе. Адреналин вызывает также расслабление гладких мышц, окружающих бронхнолы легких, и потому используется при приступах астмы. Благодаря классическим исследованиям американского биохимика Эрла Сззерленда н его сотрудников в настоящее время мы имеем довольно полное представление о биохимическом механизме стимуляции распада гликогена адреналином. В начале 50-х у одов Сэзерленл обнаружил, что добавление адреналина к интактным срезам печени, суспендированным в буферной среде, увеличивает скорость распада гликогена и способствует высвобождению свободной глюкозы в среду. Когда он подверг экстрак- ции обработанную адреналином печеночную ткань и измерил активность ферментов, участвующих в распаде гликогена до глюкозы, оказалось, что активность глнкоген-фосфорилазы в этом экстракте резко возросла по сравнению с экстрактом интактных срезов печени.
Исходя из этих данных, Сззерленд заключил, что скорость гдикогенолиза лимитируется активностью гликоген-фосфорилазы, катализирующей процесс расщепления гликогена до глюкоза- Бфосфата, и что активность этого фермента возрастает прн воздействии йдреналина на ткань печени. Однако, когда он добавил адреналин к препарату очиуценной гликоген-фосфорилазы, никакого повыщения активности фермента обнаружить не удалось. Отсюда следовало, что стимулирующий эффект адреналина на фосфорилазу был не прямым, а зависел от каких-то факторов, присутствующих в интактных печеночных клетках.
Вместе с тем активность гликоген-фосфорилазы в гомогенате значительно возрастала при добавлении адреналина к гомогенату ткани печени в присутствии АТР и ионов Мйх +. Было показано, что этот эффект реализуется в две стадии. На ГЛ. 25. ГОРМОНЫ первой стадии, требующей присутствия АТР и ионов Мй'+, адреналин, воздействуя на мембранную фракцию гомогената печени, вызывает образование в ней растворимого термостабильного стимулирующего фактора На второй стадии, также требующей участия АТР, под действием термостабильного фактора, образующегося на первой стадии, неактивная форма фосфорилазы — фосфорилаза Ь (разд.
15.12), локалиюванная в растворимой части гомогената печени, превращается в активную форму — фосфорилазу а. Этот фактор, стимулирующий активацию фосфорилазы и в нормальных условиях присутствующий в клетках в ничтожных количествах, был в конце концов выделен в кристаллическом виде. Анализ показал, что он содержит аленин, рибозу и фосфат в соотношении 1: 1: 1. Напрашивалось предположение, что он возникает непосредственно из того АТР, присутствие которого необходимо для его образования.
В 1960 г. было установлено, что этот фактор является не чем иным, как 3',5с-циклической адехилоеой (адехозихлюнофосфо)гной) кислотой, т.е. цроизводным адениловой кислоты. которое до тех пор никогда не обнаружнналось в биологическом материале. В циклическом аденозинмонофосфате единственная фосфатная группа образует эфирные связи с двумя гидроксильными группами рибозы, а именно с 3'- и 5'-гидроксилами. Следовательно, это соединение представляет собой циклический фосфодиэфир (рис. 25-9). Было показано, что добавление очень малых количеств циклического аленозинмонофосфата (сАМР) к растворимым экстрактам печени действительно вызывает в присутствии АТР образование фосфорилазы и из менее активной фосфорилазы Ь. Как показали дальнейшие исследования Сэзерленда и сотрудников, адреналин резко стимулирует Мйз +-зависимое превращение АТР во фракции плазматических мембран печеночных клеток.
Это превращение состоит в отщеплении неорганического пирофосфата и образовании сАМР: ма" АТР 3;5чсАМР + РРг х' 'с сгз нс, с х х р -о-.г о Атр он он А еввзвта«кзвза 1Ырафокф " т ч т в хг! с. х ! 1 сн нс.,с Х 'Х о-гн, о О-Р— О ОН о 3, й апатический адн а~иньгоигфо4и Рис 25.9. Фермеигативнае образование 3',5ч пи«лического аленозинманофосфата (сАМР1 из АТР.
Отшепление пирафссфата от АТР привалит к замыканию юестичлениого «ольпа, включаююега и-фосфатную группу. В итоге фосфатная группа образует сложнозфирные связи с зч и 5ьгилроксильными группами рибозы. Фермент, катализирующий эту реакцию,— аденилппгцинлазп — был обнаружен затем во многих животных тканях. Он прочно связан с внутренней поверхностью плазматической мембраны и поэтому с трудом цолдается экстракции и переходу в растворенную форму. Итак, связывание адреналина (первичного передатчика) с рецепторнымн участками на поверхности клетки способствует образованию в клетке сАМР (вторичного передатчика сигнала), который в свою очередь способствует активации гликоген-фосфорилазы.
790 ЧАСТЬ П1. НЕКОТОРЪ|Е АСПЕКТЫ БИОХИМИИ ЧЕЛОВЕКА 25.6. САМР стимулирует активность протеннкиназы Активные регулятсрные субьединицы Неактивные катвлитичаские субьединицы гАМР сАМР Невктивнье регулятсрызе субмдиницы сАМР сАМР٠— кинвзв фосфорилазы е АОР |активная форма) Аитивный центр Каталитически вктимзая лрстеннкинвзв в снсбслной форме Каким образом сАМР стимулирует превращение неактивной фосфорилазы Ь в активную фосфорилазу а? Напомним (разд. Ж).14), что зто превращение происходит под действием кнназы фосфорилазы, катализирующей перенос терминальных фосфатных групп от двух молекул АТР на гидроксильные группы лвух специфических остатков серина в фосфорилазе Ь, что и приводит к образованию фосфорилазы ш 2АТР + Фосфорялвза Ь -г 2АОР + + Фосфорилаза а Циклоаденозинмонофосфат (сАМР) сам по себе не оказывает прямого действия на киназу фосфорилазы.
Этот фер. мент также существует в активной и менее активной формах (рази. 15.12). Неактивная форма киназы фосфорилаэы превращается в активную путем фосфорилирования с помощью АТР. Теперь мы подошли к регуляторной связи между сАМР и активностью гликоген-фосфорилазы. Недостающим звеном остался только фермент, называемый лронзеинкиыизой, который также существует в активной и неактивной формах. Активная лротеинкиназа катализирует фосфорилнрование неактивной киназы фосфорилаэы посредством АТР с образованием активной фосфорилированной формы; в этой реакции донором фосфатных групп служит АТР, а ее активатором-ионы Сиз': Киназа фосфорилазы + АТР Я«тнзная нротзинккнязз.
Сяз' |нсакгиввая форма! Киназа фосфорилазы -это очень крупный белок с молекулярной массой свыше 1 млн. Она состоит из 1б субъелиниц, каждая из которых содержит специфический остаток серина, который под действием активированной протеннкиназы фосфорилируется посредством АТР. Протеинвиназа„играющая ключевую роль в процессе активации фосфорилазы под влиянием сАМР, является аллостернческим ферментом. В неактивной форме она состоит из двух каталитических субъединиц (С) и двух регуляторных субъединнц (К) (рис.
25-10). Когда все зти субъелиницы объединены в общий комплекс, имеющий состав Сзиз, фермент неактивен. Аллостерическим стимулятором протеинкиназы служит сАМР. При связывании четырех молекул сАМР ро специфическими участками двух регуляторных субъединиц Сз|кз-коьшлекс распадается на свободные каталитическне субъеднешы, обладающие ферментативной активностью, и комплекс К,-сАМРа, в котором сАМР сохраняетси в связанном виде. Таким образом, сАМР снимает торможение протеинкиназной активности, накладьшаемое свя- Рнс. 25-10.
Активация неактивной формы протаинкиназы циклическим адеиозинмонофзмфатом |сАМР|, который связывается с двумя рсгулиторными субьслинилами 1КИ высвобождая двс активные кеталитнческие субзединицы |С) протсинкиназы. ГЛ. 25, ГОРМОНЫ Табеияа 25-4. Гормоны, действие которых опосредуется сАМР Адреивлии Паратиреоидиый гормон Тиротропии Вазопрессии Кортикотропии Лииотровии занной регуляторной субъединицей (рис. 25-10). Далее оказалось, что сА МР опосредует действие на клетку не только ацреналина, но и многих других гормонов (табл. 25-4). Пратеинкиназа, активнрованная сАМР, может фосфорнлиравать ряд важных ферментов в разнообразных клетках-мишенях. 25.7.
Стимуляции распада гликагеиа н присутствии адреналниа происходит посредством каскада усиленны Объединим теперь описанные выше яиления н проследим цель событий, в результате которых адреналин стимулирует в печени распад гликогена до глюкозы, поступающей в кровь (рис. 25-11). Адреналин достигает поверхности клеток печени, где он связывается со специфичесхн м одреиореиеитором. Связывание адреналина (который никогда не входит внутрь клетки) вызывает изменение рецепторного белка. Это изменение какимто образом передается через мембрану и ивключает» аденилатциклазу, связанную с внутренней поверхностью клеточной мембраны. Теперь активираванная аденилатциклаза начинает превращать АТР в сАМР-вторичный передатчик, причем концентрация сАМР в пнтозоле быстро достигает максимума, равного 10 е М.
Образованный сАМР в свою очередь связывается с регуляторными субъединицами протеинкнназы, что приводит к высвобождению ферментативно активных каталитических субъединнц протеннкиназы. Далее активированная протеннкиназа катализирует фосфорнлирование посредством АТР неактивной дефоарорилированной формы кнназы фосфорилазы с образованием активной фосфорилированной формы фермента. Активная киназа фосфорилазы, для функционирования которой необходимы ионы Саз+, катализнрует далее фосфорилирование относительно неактивной фосфорилазы Ь с помощью АТР, что приводит к образованию активной фосфорнлазы а. Последняя в свою очередь с большой скоростью расщепляет гликоген с образованием глюкоза-!-фосфата, который превращается далее в глюкоза-6- фосфат и затем в свободную глюкозу, поступающую в кровь (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
