Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 285
Текст из файла (страница 285)
Эти два токсина широко используют о в экспериментах для определения того, зр Р-',р сн каким белком, С или С, опосредуется > г » о" С»РСК завнсимыи ответ клетки. Некоторые ответы, оппередуемые С, стимулированным увеличением кон Он Он це>п рации циклического АМР, перечислены в таблице 15.1.
Различные типы клеток по разному отвечают на увеличение концентрации циклического АМР, но конкретный тип клеток обычно одинаково отвечает на такое увеличения вне зависимости от того, какой внеклеточный сигнал его вызвал. Например, в жировых клетках и<> крайней мере четыре гормона акти вируют аденилилциклазу, и все они вызывают расщепление триглицерида (запасной формы жиров) до жирных кислот (ем. таблицу 15.1). Люди, у который существует генетический недостаток определенных а субъединиц белка С,, слабее реагируют на действие некоторых гормонов.
В результате у таких людей наблюдаются нарушения метаболизма, патологическое развитие костей и умственная отсталость. 15.2З. Действие циклического АМР в основном опосредуетсл цикло-АМР-зависимой протеинкинавой (Р)(А) В большинстве животных клеток действие циклического АМР опосредовано активацией цикло-АМР-зависимой протеинкиназы (Сус! >е АМР -г)ерепг)ег>1 Ргоге)п 1$.2. Сигнализация посредствозз повархнрстных сопРвкениых рецепторов 1393 Таблица 1$.1. некоторые клеточные ответы ив гормоны, опосредтемые циклическим ДМР тиреотропиый гормон (ТТГ) едрено кортикотропиый п>рмои'(АКП) лютеииизирующий гормон вдрензлии паратиреоидиый гормон адреиалин Щитовидная железа Кора надпочечников синтез и секреция тироксииа секреция кортизола , секреция прогестерона : расщепление гликогеиа .
резорбция иост~а увеличение частоты'и силы сердечник сокращений расщепление гликогеиа обратное всасываиие воды расщепление триглицеридов дичинки Мышцы Кости Сердце 'Печень Почки Жировая ткань глюкагон . ввзопрессии .адреиалии, АКТГ глюкап>и, ТТГ К>пахе, РКА). Эта киназа фосфорилирует определенные сернны илн треоннны на белках мишенях, включая внутрнклеточныс снег>ельнь>с белки и белки эффекторы, таким обраюм регулируя их активность. Белки мишени отличаются у клеток раз ных типов, что объясняет, почему действие циклического АМР в разных тканях настолько различно (см. таблицу 15.1). В неактивном состоянии РКА состоит из комплекса двух каталитических суб>ъеднннц н двух регуляторных субъединиц.
Связывание циклического АМР с регуляторными субъеднницами изменяет их конформацию, и они днссоцинруют из комплекса. Высвобожденные каталнтические субъединицы акт ивируются и фос форилирук>т специфические белки.мишени (рнс. 15.35). Регуляторные субьединицы РКА (также называемые А киназой) играют важную роль в локализации киназы внутри клетки: спш>иальные якорные белки А киназы (А Кшаэе Апсйоппй Рго1е>пэ, АКАР) связывают регуляторные субъединицы и участок цитоскелета или мембраны органеллы, привязывая, таким образом, ферментный комплекс к определенному субклеточному компартменту. Некоторые АКАР также связывают н другие сиг нальные белки, образуя комплекс, рабкпающий как единый модуль.
АКАР, распределенный вокруг ядра клеток сердечной мышцы, например, связывает РКА н фосфодиэстеразу, гидролизующук> циклический АМР. В отсутствие стимула фосфодиэстераза поддерживает низкую локальную концентрацию циклического АМР, и связанная РКА неактивна; при стимулировании клетки концентрация ци клического АМР быстро увеличивается, перегружая фосфодиэстеразу и активируя РКА.
Одним из белков мишеней, фосфорилируемых РКА в этих клетках, является фосфодиэстераза, которая снова быстро снижает концентрацию циклического АМ Р. Такая организация белков превращает то, что было бы слабым и продолжительным ответом РКА, в сильный, короткий и локальный всплеск активности РКА. Если некоторые ответы, опосредованные циклическим АМР, протекают в те чение секунд и не зависят от изменения в транскрипции генов (см. Рис. 15.33), то другие требуют изменения транскрипции определенных генов, и для нх полного протекания необходимы часы. Например, в клетках, секретирующнх пептндный гормон сомитостатии, циклический АМР активирует ген, кодирующий этот гормон. Регуляторный участок гена соматостатина содержит короткую последовательность ДНК, носящую название циклический АМР чувствительный элемент (Сус1гс АМР йеэропзе Е1еп>епг, СксЕ).
СКЕ встречается и во многих других 1$Л;Е)ЭУЙВУ)ЭГВВЦЭ(ВЮФЮСУЭКУМ)(ГЗВт(ЭКЭ)()КУНМККГЗПИ)(й(ЕЗ)В(йХФВЧВЗУ)(З()6В 1395 сигнальная активироеанная актиаироеанная акти ОР циклический АМР ФЭВ) неактив РКА иеироеанная ЦИтСгЗОЛЬ ядерная актиеироеанная ГКА актиаирааа нный, фосфорипираеанный СВЕВ з СЯЕВ-сеяэьаа белок циклический АМР-чуесгвительный элемент (СВЕ) Рис.
15.36. Кан увеличение внутриклеточной концентрации циклическаго АМР может изменять транскрипцию генов. Связывание енеклеточной сигнальной молекулы с ВРСК посредством б, активирует аденилилциклазу и, следовательно, увеличивает концентрацию циклического АМР э цитозоле. Увеличение концентрации циклического АМР активирует РКА, после чего высвобожденные каталитические субъединицы РКА могут войти в ядро, где они фосфорилируют белок-регулятор генов СНЕВ.
Фосфорилироеанный СЙЕВ рекрутирует коактиеатор СВР, который стимулируеттрэнскрипцию генов. По крайней мере е некоторых случаях неактивный белок СКЕВ до фосфорилироеанна связан с сАМР чувстентельным элементом (СВЕ) ДНК (не показано). 1396 ' чаать Ф. Вкуфеиняй организацйя клетки .. включая Са2', которые помогают передавап сигнал дальше. Са2' более распространен в качестве малого внутриклеточного медиагора, чем циклический АМР. Данный сигнальный путь контролирует многие процессы в клетке, начиная от синтеза гормонов эндокринными клетками и заканчивая синтезом белков, необходимых для запуска процессов долговременной памяти в мозге. Позже мы увидим, что СКЕВ может быть актнвирован некоторыми дру1ими сигнальными путями, независимыми от сАМР.
Таблица 15.2. Некетерые ответы клеток, лрк которых 6РСК активирует РССр печень ' поджелудочная железе Гявякке мышц~ Тромб оцеты расшрлление глкжкене секреция амилвзы сокрацение мышц агрегация трамбоцйтов .еевопрессин вцепмкрлин вцетилхелив тромбин 15.2.4. Некоторые 6-белки за счет активации фосфолипазы С активируют инозитолфосфолипидмый сигнальный путь Действие Гюльшого числа ОРСК опосредуется О белками, активирукяцими связанный с плазматической мембраной фермент фосфолипазу С-!) (Рпохр!1о!1рахе С !), РЕСР). В таблице 15.2 перечислены некторые примеры ответов, активируемых таким обраюм. Фосфолипаза воздействует на фосцюрилированный инозип>лфосфо линия (фосфоинознтнд).
носящий название фосфатндилинозитол-4,5-бисфосфат ! Р1(4,5)Рш или Р1Рз!. Р!Р„присутствует в небольшом количестве во внутреннеи половине лнпидного бислоя плазматической мембраны (рис. 15.37). Рецепторы, активирукяцне инозитолфосфолипидный сигнальный путь, обычно действуют посредством С белка Оч, актнвирующего фосг!юлнпазу С !) почти так же, как О, активирует аденилилциклазу. Активироаанная фосфолипаза затем расщепляет Р!Р с образованием двух продуктов: ивозитол 1,4,5 трисфосфати (1Р ') и диацилгли церини (рис. 15.38).
На этом этапе сигнальный путь расщепляется на две ветви. Инозитол-1,4,5-трисфосфат (1Р ) — это водорастворимая молекула, играющая роль малого внутриклеточного медиатора. Она покидает плазматическую мембрану и быстро диффундирует по цнтозолю. Она достигает эндоплазматического реги кулума (ЭР) и связывается с расположенными в его мембране 1Р -управляемыми Сах+-каналами (также назынаемыми 1Р -рецепторами), открывая их.
Депонирован. нгяй в ЭР Саз' высвоГюждается через открытьк каналы, что приводит к быстрому увеличению концентрации Са2' е цитозоле (рис. 15.39).После истощения депо Саз' в ЭР, онн заново заполняются за счет активапии депо 1правляемых Са-" каналов н плазматической мембране и белка сенсора Саз' в мембране ЭР в областях, где две мембраны расположены близко друг к другу. Позже мы обсудим, как увеличение концентрации цитоплазматического Са2' при нодит к распространению сип~ала, опосредованного активностью Сам-чуиствительных внутриклеточных белков. Существует несколько механизмов, направленных на завершение исходного кальциевого ответа: (1) 1Рз быстро дефосфорилируется специфическими липидфосфатазами с образованием 1Р.; (2) !Рз фосфорилируется специфическими липидкиназами с образованием !Р (который также может служить малым внутриклеточным медиатором); (3) входящий в цитозоль Саз' быстро от качивается, и основном яо внеклеточное пространство (см.
Рис. 15А!). 1$.2. Сигнализация посре)(ствам иовврхиостиых срйрях1виных рец4втторов . 1397 С='О С'-;,'.О ''! '! о о Снз — Сн — Снз С='О С=', С ! ! ' о о ! сн, — сн — сн, 1 ш- О =- Р— О О -=Р— О 0 инозитоп О Рис. 15.37. Синтез Р1(4,5)Р . Фосфоинозитиды Р!(4)Р и Р1(4,5)Р, образуются в результате фосфорилирования фосфатидилинозитола и Р1(4)Р соответственно. Несмотря на то что при ответе клетки все три и нов итолфосфоли лида могут быть разрушены, преобладает и играет самую важную роль расщепление РЦ4 5)Р, поскольку в результате него образуется два внутриклеточнык медиатора (см. рис. 15 38 и 15 39). Однако Р!(4 5) Р, в клетке меньше всего: его концентрация составляет всего 10 ть от общей концентрации инозитолфосфолипидов и около 1% — от липидов плазматической мембраны. Традиционная нумерация атомов углерода инозитольного кольца показана красным на молекуле Р1.
Одновременно с увеличением концентрации Са~' в цитозоле за счет действия образованного в результате и!дролиза Р!Рз 1Р, второй продукт раси(еплепия Р1Р, диацилглицерин, тоже начинает действовать на кзегку. Диацилглицерин также представляет собой малый внутриклеточный медиатор, но он остается в плазматической мембране, где потенциатьно способен выполнять несколько сигнальных ролей. Он ! ! Π— Р:=0 ОН Р1-киназв , .Он:'.',:: 4 -С=О„С=:О . ! о о цитозоль ! сн,-сн-сн, О О=Р-- О О- Р-0 О 1396 . Часть))г. Внутренняя организация клетки ЦИТОЗОЛЬ 0 ΠР— ΠΠ— Р=О О=Р— 0 0 Р1-4,5-бисфосфат (Р1(4,5)Р ) 0 — --Р— О 0 Рис. 15.38. Гидролиз Р1(4,5)Р фосфолипаэой С-().
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
