Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 280
Текст из файла (страница 280)
Однако бывает, что связывание лигацда, наоборот, ипгибирует транскрипцию: некоторые рецепторы гормонов щитовидной железы, например, в отсутствие своего гормона играют роль активаторов транскрипции, а при связывании лиганда становятся репрессорами. Транскрипционный ответ обычно протекает в несколько этапов. Например, в случаях, когда связывание лиганда активирует транскрипцию, прямая стимуляция небольшого числа специфических генов происходит в течение примерно 30 минут, что является первичньоч ответом; белковые продукты этих генов, в свою очередь, активируют другие гены для запуска замедленного вторичного ответа; и так далее. Более того, некоторые белки, синтезированные в результате первичного ответа, могут ингибировать транскрипцию своих собственных генов, ограничивая таким образом ответ, — это пример отрицательной обратной связи, которую мы обсудим позднее. В результате простой гормональный сигнал может вызвать очень сложные изменения профиля экспрессии генов (рис.
15.15). Ответы на стероидные и тиреоидные гормоны, витамин Р и ретиноиды определяется как природой клетки-мишени, так и природой самой сигнальной молекулы. Многие типы клеток несут одинаковые внутриклеточные рецепторы, но наборы генов, регулируемых этими рецепторами, различаются. Это объясняется тем, что обычно для регуляции транскрипции эукариотического гена с ним должно связаться несколько типов белков-регуляторов. Таким образом, внутриклеточный рецептор может регулировать ген только вместе с другими белками-регуляторами, многие их которых специфичны для данного типа клеток. В заключение отметим, что все эти гидрофобные сигнальные молекулы вызывают у животных характерные наборы ответов по двум причинам.
Во-первых, только определенные типы клеток несут рецепторы. Во-вторых, каждый из этих типов клеток содержит различное сочетание регуляторных белков, которые совместно с активированным рецептором влияют на транскрипцию определенного набора генов. Этот принцип применим ко всем сигнальным ответам, зависящим от белков- регуляторов генов, включая другие многочисленные примеры, которые мы обсудим в данной главе. Молекулярные механизмы того, как ядерные рецепторы и другие белки-регуляторы генов контролируют транскрипцию, обсуждаются в главе 7.
Ядерные рецепторные белки иногда располагаются на поверхности клетки, и механизм их действия полностью отличается от описанного выше. Далее в данной главе мы будем рассматривать различные пути преобразования поверхностными рецепторами внеклеточного сигнала во внутриклеточный. Этот процесс носит название передачи сигнала (сигнальной трансдукции). 1ЕЛ. т)бщий пригнципы идиточиай коммуникации )367 а) ' ПЕЙВИЧНЫЙ()з(зйНИЙ)ОСТЬЕТ,Н)16ТЕРОИДНЫЙгормаН стероидныи рецептор гормон стероидною гормона днк ! б) ' ВтОРЙс)Н)з(й «аЧИЦМ)вйНЫтР Отйвт НД'ОтЕРОгщНЫЙ'тО)тМОН' ' белки вторичного ответа Рис.
15.15. Пример первичного и вторичного ответов, вызванных активацией ядерного рецептора гормонов. (а) Ранний первичный ответ и (б) замедленный вторичный ответ. Часть генов первичного ответа активирует гены вторичного ответа, тогда как другая часть отключает гены первичного ответа. Реальное число генов больше, чем показано. Соединения, ингибирующие белковый синтез, подавляют транскрипцию генов вторичного ответа, но не первичного, что позволяет легко различить зти два класса транскрипционных ответов.
На рисунке показаны ответы на стероидный гормон, но общие принципы применимы ко многим другим лигандам, активирующим ядерные белки-рецепторы. 1368 Часть И. Внутренняя организация клетки 15.1.10. Три самых крупных класса поверхностных рецепторов— рецепторы, сопряженные с ионными каналами, с б-белками и с ферментами В отличие от описанных выше небольших гидрофобных молекул, связывающихся с внутриклеточиыми рецепторами, болыпинство внеклеточных сигнальных молекул связывается с рецепторными белками на поверхности клетки-мишени и не проникает в цитозоль или ядро. Эти поверхностные мембранные рецепторы служат передатчиками сигнала, преобразуя внеклеточное связывание лиганда во внутриклеточные сигналы, изменяющие функционирование клетки-мишени. Большая часть поверхностных рецепторов входит в состав одного из трех классов, отличающихся друг от друга механизмом передачи сигнала.
Рецепторы, сопряженные с ионными каналами, известные также как чедиагяоР-зависимые ионные каналы или ионотропные рецепторы, участвуют в быстрой синаптической сигнализации между нервными клетками и другими электрически возбудимыми клетками-мишенями, например нервными или мышечными (рис. 15.16, а). Данный тип сигнализации опосредуется небольшим числом нейромедиаторов, которые временно открывают или закрывают ионный канал, образованный белком, с которым они связываются. Таким образом, изменяется ионная проницаемость плазматической мембраны и, следовательно, возбудимость постсинаптической клетки-мишени.
Большинство сопряженных с ионными каналами рецепторов принадлежит к большому семейству гомологичных многопроходных трансмембранных белков. Поскольку они подробно рассмотрены в главе 11, здесь мы на них останавливаться не будем. Рецепторы, сопряженные с С-белками, действуют за счет косвенной регуляции активности другого связанного с плазматической мембраной белка-мишени, который обычно представляет собой фермент или ионный канал. Тримерный СТР.связывающий белок (С-белок) опосредует взаимодействие между активированным рецептором и его белком-мишенью (рис. 15.1б, б).
Активация белка- мишени может привести к изменению концентрации одного или нескольких малых внутриклеточных медиаторов (если белок-мишень представляет собой фермент) или ионной проводимости плазматической мембраны (если белок-мишень — зто ионный канал). Малые внутриклеточные медиаторы, в свою очередь, изменяют функционирование других сигнальных белков клетки. Все рецепторы, сопряженные с С-белками, принадлежат семейству гомологичных многопроходных транс- мембранных белков.
Рецепторы, сопряженные с ферментами, либо напрямую функционируют как ферменты, либо напрямую связываются с активируемыми ими ферментами (рис. 15.!б, 6). Обычно это однопроходные трансмембранные белки, у которых лиганд-связывающий домен расположен снаружи клетки, а фермент-связывающий сайт — внутри. Сопряженные с ферментами рецепторы, по сравнению с предыдущими двумя классами, довольно неоднородны по своей структуре.
Однако большинство из них либо представляет собой протеинкиназы, либо связывает протеинкиназы, при активации фосфорилирующие специфические сайты белков клетки-мишени. Существует еще несколько типов поверхностных рецепторов, которые сложно распределить по этим трем классам, но которые играют важную роль в регуляции специализации различных типов клеток во время развития, обновления и зажив- ТЕ.Т.Обгцив принцины нявизчной коммуникации ) ЗЮ а), РЕМЕ)ПОРЫ'СОТ)РРМ(ЕННЫЕ 6'ИЮТЕЫМИ,КАНАТ(хгМИ ионы Э сигнальная олекула плазматическая 1 мембрана б) РЕЦЕГГТС)РЫ, С)О)ТРЯЖЕННЫЕ'О 0.-ЕЕЛКАМН сигнальная актиаироаанный фермент неактивный неактивный неактивный акгиаироаанные рецептор 6-белок фермент рецептор и 6-белок акгиаироаанный Сз-белок а) РНФ(ПОРЫ,.ФЕТРЕ)КЕННЫЕ'С ФЕРМЕНТД(т)Н сигнальная молекула е форме димера И(наЕКИ сигнальная ' молекула ТК)ь' или неактивный каталитический домен активный каталитический домен акгиаироаанный связанный белок Рис.
15.16. Три класса поаерхиостных рецепторов. а) Сопряженные с ионными каналами рецепторы (также называемые медиатор заеисимыми ионными каналами), (6) сопряженные с б-белками рецепторы н (е) сопряженные с ферментами рецепторы. Несмотря нэ то что многие сопряженные с ферментами рецепторы сами по себе обладают ферментатианой активностью, как показано слева на (а], многие из них полагаются на связывание ферментов, как показано на (а) справа. пения тканей. Мы обсудим их в другом разделе„после того как объясним работу рецепторов, сопряженных с О-белками и ферментами. Однако сначала мы рас гмглрим некоторые общие принципы сигнализации посредством поверхностных рецепторов, что поможет понять более подробное обсуждение основных классов рецепторов, которое последует позднее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
