Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 286
Текст из файла (страница 286)
В результате гидюлиза Р(Р образуется два малых внугриклеточных медиатора. инозитол-1,4,5-трисфосфат (1Р,), который диффундирует по цитозолю и высвобождает Саы из ЭР, и диацил глицерин, который остается в мембране и способствует активации протеинкинаэы С (РКС, см. рис. 15.99). Существует несколько классов фосфолипаз С; атом числе ))-класс, активируемый брсй; позже мы увидим, что т-класс активируется сопряженными с ферментами рецепторами, носящими название тирозинкиназных рецепторов (ВТК). может быть расщеплен с высвобождением арахидоповой кислоты, которая сама по себе может служить сигнальной молекулой или может быть использована для сии теза других малых липидиых сшиальпых молекул — зйкозаноидоп.
Большинство типов клеток позвоночных синтезирует зйкозаноиды. К зйкозаноидам относятся простаглагдииы, вьпюлияюшие множество биологических функций. Например, оии участвуют в болевом и воспалительном ответах, и действие болыпгшства противовоспалительиых лекарств (например, аспирин, ибупрофсп и кортизон) основывается, по крайней мере частично, ца иигпбировапии их синтеза. 'О=ОСзжо (' '' О 0 ) СН,— СН вЂ” СН, О О =Р -- 0' 0--Р -О хф',)() '~ ' С=ОС='Оз ) '( о о ( СНз — СН вЂ” СНз ОН Р1-4,5-бисфосфат (Р1(4,5)рэ) сигнальная молекула 45 активироевнный активироеаннвя ОРСН фосфопипвза диаципглицерин ванная наэа С яемый Рис. 15.3Я.
Как бРСЯ увеличивают концентрацию Саз' в цитоэоле и акпюируют РКС. Активированный 6РСВ посредством 6-белка стимулирует связанную с плазматической мембраной фосфолипэзу Рсс(3. В зависимости от изоформы РЩ3 может быть активироеэна о:субьединицей б, как показано, (3у-комплексом другого б-белка или и тем и другим. При гидрализе Р1(4,5]Р, актнвироввнной РСС(3 образуется две малые внутриклеточные мессенджерные молекулы.
Инозитол-1,4,5-трисфосфэт (1Р ) диффундирует по цитовал ю и высвобождает Сэт' из ЭР за счет связывания и открывания 1Р -управляемых Сэ"-каналов (1Р -рецепторов) в мембране ЭР. Большой электрохимический градиент Сат'через зту мембрану приводит к выходу Са" в цитозоль через открытые каналы. Дизцилглицерин остается в плазмвтической мембране и вместе с фосфатидилсерином (не показан) и Са" способствует активации пратеинкиназы С (РКС), которая рекрутируется из цитозаля к цитоплазмэтическай поверхности плазматической мембраны.
Из 10 или более различных изоформ РКС человека по крайней мере 4 активируются диацилглицерином. Второй функцией диацилглицерина является активация важной серии треониновой протеинкиназы, которая, поскольку она зависима от Саэ', носит название протеннкиназы С (Ргосегп К(паве С, РКС).
Пачальное вызващюе 1РЭ повышение концентрации Саз' в цитозоле влияет на РКС таким образом, что она переносится из цитозоля на цитоплазматическую поверхность плазматической мембраны. Там она активируется сочетанием Саз', диацилглицерина и отрицательно заряженного мембранного фосфолнпида фосфатидилсерина (см. Рис. 13.39).
Активированная РКС фосфорилирует белки-мишени, характерные для данного типа клеток. Принципы сходны с рассмотренными выше для РКА, но большинство белков-мишеней отличается. Существует несколько клауссон РКС, только некоторые из которых (носящие название традиционных РКО актнвируются кальцием и диацнлглицерином; другие классы носят название нестандартных РКС. Различные РКС фосфорилирукгг разные субстраты, что, как правило, объясняется тем, что якорные или каркасные белки удерживают их вблизи различных клеточных компартментов. 1400: Чвйтв 1У..Внутрен((ня органнзация кПЕ Пса.
15.2.5. Саа' функционирует как универсальный внутриклетомный дзедиатор Многие внеклсточные гигналы, нс только дсйствукпцис посредством Ст белков, запускают увеличение концентрации внутриклеточного Саз'. В яйцеклетках, на пример, внезапное увеличение концентрации цитоплазматического Саз' при опло дотворении сперматозоидом запускает волну Са~', ишщиирующук> эмбриопальгтое развитие (рис. 15ЛО).
В мышечных клетках Сат' запускает сокрагцение, а во многих сскреторных клетках, вклктчая нервные, — секрецию. Такое действие Сат' объяс няется тем, что в норме его концентрация в цитозолс очень мала (-10 ~ М), тогда как во внеклеточной жидкости и люмене ЭР [и саркоплазматическом рстикулуме (СР) мышц[ велика (около 10 з М). Таким образом, существует большой градиент, стремящийся перенести Саз' в цитозоль как через плазматическую мембрану, так н через мембраны ЭР и СР. Когда сигчгал временно открывает Сат' канаты этих мембран, Саз' устремляется в цитозоль, увеличивая локальную концентрацию иона в 1Π— 20 раз и активнруя Саэ'-чувствительные белки клетки.
40 с 20 с кос время 0 с Рис. 15.40. Оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом приводит к повышению концентрации цитоплаэматического Саэ'. В яйцеклетку морской звезды до оплодотворения ввели Саи-чувствительный флуоресцентный краситель. Волна цитоплазматического Саи (красная), высвобождаемого из ЭР, распространяется по яйцеклетке от места входа сперматозоида (сгпрелха). Эта волна Сан изменяет поверхность яйцеклетки, препятствуя входу другого сперматозоида, а также инициирует эмбриональное развитие (см.
главу 21). Считают, что начальное увеличение концентрации Сан вьвывается сперматозоид специфической Рсс (РсСЧ), которая вносится в цитоплазму яйцеклетки сперматозоидом при слиянии; Р се расщепляет Р1(4,5)рг с образованием (Р, который высвобождает Сат' из ЭР яйцеклетки.
(С любезного разрешения А. 5тпсМег.) Саэ' снаружи клетки входит в питозоль через различные Саз'-каналы плазматической мембраны, которые открываются в ответ на связывание лиганда, растяжение или деполяризацию мембраны. Саз' ЭР входит в цитозоль через 1Рз рецепторы (см. риг.. 15.39) или рианодиновые рецепторы (название связано с тем, что они чувствительны к растительному алкалоиду рианодину). Рианодиновые рецепторы в норме активируются связыванием Сат' и, таким образом, усиливают сигнал. Саз" также активирует 1рз рецепторы, но только в присутствии 1рз; очень высокие концентрации Саэ' эти рецепторы инактивнруют.
В главе 16 мы обсудим, как высвобождение Сат' из саркоплазматического рстикулума вызывает сокращение. Существует несколько механизмов, поддерживающих низкук> концентрацию Сат' в цитозоле покоящихся клеток (рис. 15А1). Плазматичсская мембрана всех эукариотических клеток несет Саз' насос, использующий энергию птдролиза АТР 1а.2, СИУНВПИЗВЦИЯ ПОСЗхЕДСУВОаа ИОНЕ)ЗХНОСУНЕЗХСОПРЗВПОННВФЗзЕЦФПУОРОВ 1401 з+ -з Св ) 10М в мембране ЗР плазматкчаОсзя мембрана Рис.
15.41. Основные пути поддержания пивной концентрации свободною Саз' в цитозоле зукариотмческих клеток, а) Са" активно аткачивается из цнтозоля во вне клеточное пространство. б) Са' откачивается из цитозоля в ЭР и митохондрии, и различные молекулы цнтозаля крепко связывают Саз'. 1402 Часть 1Ч. Внутренняя организация клетки для откачки Саг' из цитозоля. Такие клетки, как мышечные и нервные, интенсивно использующие кальциевую сигнализацию, несут в своей плазматической мемГ>ране дополнительный транспортный белок Саг' (Ха'-зависимый Саг'-обменник), сопрягающий выходящий ток Саг' с входящим током Ыа'.
Саг"-насос в мембране ЭР также играет важную роль в подержании низкой концентрации цитоплазматического Саг'. он позволяет ЭР захватывать из цитозоля большое количество Саг" против крутого концентрационного градиента, даже когда уровень иона в цитозоле низок. Более того, расположенный во внутренней митохондриальной мембране высокопроизводительный Саг'-насос также играет важную роль в ограничении и завершении Саг' ответа; он использует электрохимический градиент, созданный на мембране в результате электрон-транспортных этапов окислительного фосфорилирования, для захвата Саг' из цитозоля.
Увеличение концентрации Саг' в митохондрии может активировать некоторые ферменты цикла лимонной кислоты, усиливая таким образом синтез АТР и связывая активацию клеток с производством энергии; однако избыточное увеличение концентрации Саг' в митохондриях ведет к клеточной смерти. 15.2.6. Частота колебаний Саз' влияет на ответ клетки Исследователи часто используют Саг'-чувствительные флуоресцентные индикаторы, например экворин и фуру-2 (см. главу 9), для наблюдения за цитоплазматическим Саг' после активации в клетках инозитолфосфолипидного пути. При такого рода наблюдениях сигнал Саг' сначала слабый и локализован в одной или нескольких областях клетки.
Таким образом, всплески Саг' отражают локальное открывание в ЭР отдельных Саг'-каналов или их неГюльших групп. Поскольку различные Саг'-связывающие Г>елки служат буфером Саг' и ограничивают диффузию Саг', сигнал часто остается локализованным в месте входа Саг' в цитозоль, Однако, если внеклеточный сигнал достаточно силен и продолжителен, этот локальный сигнал Саг' может распространяться по цитозолю как самоподдерживающаяся волна Саг' (см. Рис. 15.40), во многом напоминаклцая потенциал действия в аксоне.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
