Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 288
Текст из файла (страница 288)
Во-вторых, автофосфорилирование переводит фермент в Са"-независимую форму, т. е. киназа остается активной даже после диссациации от нее Саы/кальмодулина. Активность сохраняется до тех пор, пока протеинфосфатазы не снимут автофосфорилирование. "1 5.2.8. Некоторые Ст-белки налрлйлую регулируют ионные каналы Действие С-белков основано не только на регуляции активности мембраносвязанных ферментов, изменяющих концентрацию циклического АМР или Саз' в цитозоле. а субьединнца одного нз типов С белков (носящего название Сг ), например, активирует фактор обмена гуапиновых нуклеотидов (СЕР), который, в свою очередь, активирует регулирующую актиновый цитоскелет мономерную СТРазу семейства /с/го (см.
ниже и в главе (б). 1$2, Сигнализация посредствоаз повврхнОСтных СОпряжЕННЫх рацвпторов 1409 Зрение позвоночных основано на сход ном сложном, высокочувствительном процессе регистрации сигнала. Здесь также участву ют управляемые циклическими нуклеотидами ионные каналы, но ключевым нуклеотидом является циклический СМР (рис. 15.47), а не циклический АМР.
Как и в случае циклического АМР, концентрация циклического ОМР в цитозоле регулируется процессами бы строго синтеза (г)уанилилци клазой) и быстро го расщепления (сОМР фосфодизстеразой). При ответе на зрительный сигнал. ко торый является самым быстрым опосредованным Г белками ответом у позвоночных, активация рецепторов снегом приводит к па пению, а не повышению концентрации ци. клического нуклеотида.
Лучше всего изучен сигнальный путь фоторецепторов палочек сетчатки позвоночных. Палочки отвечают за черно-белое зрение при слабом освещении, тогда как фогпорецепторы колбочки отвечают за цветное зрение при ярком освещении. Фоторецепторы палочки — зго высокоспе 0А Ц Рис.
1$.47. Циклический 6МР. циализированные клетки, состоящие из наружного и внутреннего сегментов, тела клетки и синаптической области, в которой происходит передача сигнала на нерв ную клетку сетчатки (рис. 15.4о). Эти нервные клетки предают сигнал на другие нервные клетки сетчатки, которые, в свою очередь, передают сигнал в мозг (см. рис. 23.1б). Процесс фототрансдукции (преобразова. ния света в нервные импульсы) протекает во внешнем сегменте палочек, сопержан1ем стопки анешнии дисков.
Диски — зто замкнутые мембранные мешочки, несущие множество трансмембран ных молекул фоточувствительного родопсина. Плазматическая мембрана, окружающая внешний' сегмент, содержит управляемые ци внутренний мембрана ппазматическая клическим ОМР катионные капальг. Гвя сегмент ванный с зтими каналами циклический ('МР не позволяет им закрываться в темноте. Как диски фоторецепторной мембраны тело клетки Рис. 15.4В. Фоторецепторная клетка палочка. Во внешнем сегменте содержится около 1000 дисков.
Мембраны дискоз не сообщаются с плазматической мембраной. Внутренний и внешний сегменты представляют собой специализи роаанные части первичных ресничек 1см. главу 16); как упомянуто ранее, первичные реснички расположены на поверхности большинства клеток позвоночных и аыполняют функцию сигнальных органелл.
синаптическая область 15.2. Сигнализация посредством поверхностных сопряженных рецепторов 1411 каналами плазматической мембраны и, следовательно, закрыванию управляемых СМР катионных каналов. Таким образом, сигнал быстро передается от мембраны диска на плазматическую мембрану, и световой сигнал преобразуется в электрический посредством гиперполяризации плазматической мембраны палочек. В палочках существует несколько механизмов, позволяюгдих клеткам быстро вернуться в покоящееся, темповое состояние после вспышки света, что необходимо для восприятия продолжительности вспышки. Родопсин-специфическая киназа, носяшая название родопсинкиназы (Кодоряп Кшаэе, ЯК), фосфорилирует цитоплазматический хвост активированного родопсина по нескольким серинам, частично ингибируя способность родопсина активировать трансдуцин.
Затем ингибиторный белок аррестин связывается с фосфорилированным родопсином, еше сильнее ингибируя его активность. У мышей и людей, несущих мутацию, инактивируюшую кодируюший КК ген, наблюдается увеличение продолжительности ответа на свет, и их палочки в конце концов погибают. Одновременно с ингибированием родопсина аррестином белок КО5 (см. разд. 15.1.
12) связывает активированный трансдуцин, вынуждая его гидролизовать связанный с ним СТР до СРР и вернуться в неактивное состояние. Более того, катионные каналы, закрывающиеся в ответ на свет, проницаемы для Са2' (а также Ха'), поэтому, когда они закрываются, нормальный входящий ток Са2' останавливается и концентрация Са2' в цитозоле падает. Это стимулирует гуанилилциклазу, которая начинает восстанавливать концентрацию ОМР в цитозоле до уровня, который наблюдался до включения света. Специфический Саз'-чувствительный белок опосредует активацию гуанилилциклазы в ответ на падение уровня Са2'.
В отличие от кальмодулина, этот белок неактивен, когда с ним связан Са~', и активен, когда свободен от Са2'. Таким образом, он стимулирует гуанилилциклазу при падении концентрации Са2' после ответа на свет, Механизмы отрицательных обратных связей не только возвращают палочки в состояние покоя после вспышки света, они также помогают палочкам адаптироыаться, снижая ответ, когда палочки непрерывно подвергаются воздействию света. Адаптация, как рассматривалось выше, позволяет рецептору функционировать в качестве чувствительного детектора изменений интенсивности стимула в широком диапазоне базовых уровней стимуляции. Благодаря этому мы способны увидеть вспышку фотоаппарата в солнечный день.
Рассмотренные нами в этой главе О-белки являются представителями четырех крупных семейств, основные свойства которых перечислены в таблице ! 5.3. 15.2.10. Внутриклеточные медиаторы и ферментные каскады усиливают внеклеточные сигналы Несмотря на некоторые различия на уровне молекул, запускаемые ОРСК внутриклеточные сигнальные пути обладают общими свойствами и подчиняются сходным принципам. Они зависят от цепей внутриклеточных сигнальных белков и малых внутриклеточных медиаторов. В отличие от более прямых сигнальных путей, используемых рассмотренными ранее ядерными рецепторами, эти цепи передачи сигнала обладают многочисленными точками, где возможно усиление ответа на внеклеточные сигналы.
Например, в каскаде зрительной передачи единственная активированная молекула родопсина катализирует активацию сотен молекул транслуцина со скоростью примерно 1000 молелук трансдуцина в секунду. Каждая активи- 1фЦ твзс(ъ,(КВйутрннняя организациякнетнн аитиеируетаденипипцииггазу~ активирует Са"'немалы активирует аденипипциипазу е обоннтель. ных сенсорных нейронах иигибирует аденипипциюмзу активирует К'-ивневы активирует К'-кацапы; инактивирует сет*-ивнапы активирует фосфопипвзу С-13 активирует сдмр-фосфодизстеразу в фото- рецепторвх палочках позвоночных активирует фосфопипазу С-13 активирует семейство дио мономерных бтраззпрсредством Д1то-бЕР) для регуля« ции актинового цитоскепета 1й йг': ьграницы семей< та определены по сходству аминокислотных последовательнсктей о субъединиц.
В таблице приведены только некоторые примеры У человека описано около 20 а субъелингсц и по край ней меты 6 Э субъеднниц и 11 т субъелиниц. рованная молекула трансдуцина активирует одну молекулу сСМР фосфодиэстеразьц которая гидролизует около 4000 молекул циклического СМР в секунду. Этот каталитический каскад продолжается около ! секунды и приводит к птдролнзу более 10' молекул циклического СМР на один поглошенный фотон света. Падение концентрации циклического 6МР приводит к временному закрыванию сотен катионных каналов плазматической мембраны (рнс. 15.50).
В результате палочка способна отвечать даже на единственный фотон света, причем ее ответ воспроиз водим как по времени, так и по величине. Точно так же, когда внеклеточная сигнальная молекула связывает рецептор, косвенно активируюший аденилилциклалу посредством Со каждый рецепторный белок может активи(ювать несколько молекул белка Со Молекула С, активирует молекулу циклазы, которая может катализировать преврашение множества молекул АТР в циклический АМР. Сходное усиление происходит и в инозитолфосфолипидном пути.
Таким образом, наномолярное (1О " М) изменение концентрации внеклеточного сигнала может привести к микромолярным (10 б М) изменениям концентрации малого внутриклеточного медиатора, например циклического АМР или Саз'. Поскольку эти медиаторы служат аллостерическими эффекторами, активи рукццими специфические ферменты или ионные каналы, единственная внеклеточная сигнальная молекула способна изменить несколько тысяч белков клетки мишени. Любой каскад усиления стимулирукццих сигналов требует на каждом этапе уравновешиваюшнх механизмов для возвращения системы в состояние покоя после окончания стимуляции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
