Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 298
Текст из файла (страница 298)
Поэтому возможно, что хемотаксис станет первой полностью описанной на молекулярном уровне сигнальной системой. Однако даже в случае данной относительно простой сигнальной сети для понимания тою, как происходит ее координирование, требуется компьютерное моделирование. Клеточные сигнальные пути обеспечат работой новое поколение биологов-теоретиков, поскольку их свойства невозможно понять без компьютерных исследований. Как упомянуто ранее, существуют поверхностные рецепторы, не входящие в состав трех рассмотренных нами классов — сопряженных с ионными каналами, О~РУВНИВВЦИН ИЛ связанный пиганд ппазматическая э)) мембрана ОЛЬ отаксический цептор С)геА а) хемотаксический рецептор слеуу 5 им Рис.
15.74. Струнтурная модель формирования кластеров хемотаксических рецепторов в бантериальной плазматичесной мемБране. Показан кластер из двух рецепторов. Отдельный рецептор — это гомодимер, мономер которо~о несет две длинные цитоплазматические а-спирали, закручивающиеся вокруг друг друга. Таким образом, каждая субъеди ница вносит две спирали в четырехспирал ьный пучок. Для получения представленной модели измерения расстояния между белковыми доменами методом импульсного электронного спинового резонанса объединили с известной трехмерной структурой белка. Образование комплексами рецептор-СпеА-СЬеУУ такого рода кластеров приводит к кооперативным взаимодействиям между комплексами, что значительно усиливает чувствительность сигнального процесса.
а) Продольный вид на структуру вблизи плазматической мембраны. Внеклеточный домен рецептора изображен схематически. 6) Та же структура, если смотреть на плоскость плазматической мембраны. (Адаптирована из 5. у. Раг)г ет а1., я)ат. 5тпгст. Вю). 13: 400-407, 2006. С любезного разрешения издательства Масгп11)ап РиЫ)з)зегз М.) 15.3. Сигнализация поверхностных рецепторов 1451 сопряженных с С-белками и сопряженных с ферментами рецепторов. В следующем разделе мы рассмотрим поверхностные рецепторы, активирующие сигнальные пути, зависящие от протеолиза и контролирующие активность латентных белков- регуляторов генов.
Эти пути играют ключевую роль в развитии животных и восстановлении и обновлении тканей. Заключение Существует несколько классов сопряженных с ферментами рецепторов, включая рецепторные тирозинкиназы ИТК), связанные с тирозинкиназами рецепторы, рецепторные серин-треониновые киназы и связанные с гистидинкиназами рецепторы. Первые два класса чаще всего встречаются у млекопитающи.т. Связывание лиганда с КТК приводит к перекрестному фосфорилированию цитоплазматических доменов рецепторов по нескольким тирозинам.
Такое трансавтофосфорилирование стимулирует киназы и приводит к образованию фосфотирозинов, служащи.т сайтами докинга для внутриклеточных сигнальных белхов. Связывание сигнальных белков с рецептором опосредуется доменами 5Н2 ('или РТВ). Один из сигнальныт белков служит адаптером, сопрягающим некоторые активированные рецепторы с Каз-ОЕГ (5ов), активирующим моно- мерную СТРазу Лаз; Лаз, в свою очередь, активирует треххомпонентный сигнальный МАР-киназный модуль, передающий сигнал в ядро за счет фосфорилирования белков-регуляторов генов.
Другим важным сигнальных белком, связывающимся с КТК, является Р13-киназа, фосфорилирующая определенные фосфоинозитиды с образованием на плазматической мембране лип идных сайтов докинга для сигнальных белков с фосфоинозитид-связывающими РН-доменами, включая серии-треониновую киназу АИ (РКВ), которая играет важную роль в выживании и росте клеток. Многие классы рецепторов, включая некоторые НТК, ахтивируют семейство мономерных БТРаз КЬо, которое функционально сопрягает рецепторы с цитоскелетпом.
Действие связанных с тирозинкиназами рецепторов опосредуется различными цитоплазматичесхими тирозинкиназами. К этим киназам относятся представители семейства 5гс, связывающиеся с различными типами рецепторов, и киназа фокальной адгезии (ГАК), которая связывается с интегринами в фокальных контактах. Затем цитоплазматические тирозинкиназы фосфорилируют сигнальные белки для дальнейшей передачи сигнала.
Самым хрупным семейством рецепторов данного хласса являются рецетпоры цитокинов. После связывания лиганда эти рецепторы активируют цитоплазматические тирозинкиназы зАК, фосфорилирующие белки 5ТАТ. Затем 5ТАТ димеризуются, переносятся в ядро и активируют транскрипцию определенных генов. Рецепторные серин-треониновые киназы, активируемые сигнальными белхами суперсемейства ТОГР, действуют сходным образом: они напрямую фосфорилируют и активируют 5тад, которые затем олигомеризуютпся с другими 5тад, переносятся в ядро и активируют транскрипцию генов. Сигнальный путь, регулирующий бактериальный хемотаксис, очень хорошо изучен. Он управляется связанными с гистидинкиназой хемотаксическими рецепторами, активирующими двухкомпонентный сигнальный путь. При активации репеллентом хемотаксичесхий рецептор стимулирует автофосфорилирование связанной с ним гистидинкиназы по гистидину.
Затем гистидинкиназа переносит фосфорильную группу на белок-регулятор ответа, который передает 1452 Часть!Ч. Внутренняя организация клетки сигнал на жгутиковый мотор и изменяет направление движения бактерии. Аттрактанты действуют на киназу и, следовательно, направление движения противоположным образом. Эти ответы в значительной степени зависят от опосредованной обратимым метилированием адаптации рецепторов. 15.4. Сигнальные пути, основанные на регулируемом протеолизе латентных белков-регуляторов генов Потребность в межклеточной сигнализации наиболее велика в процессе развития животных.
Клетки зародыша должны быть направлены по одному или другому пути развития в зависимости от их истории, расположения и свойств соседних клеток. На каждом этапе клетки должны обмениваться сигналами, координируя свое поведение и обеспечивая правильное число и состав клеток в ткани или органе. Большинство рассмотренных выше сигнальных путей широко используется в развитии, контролируя выживание, рост, пролиферацию, адгезию, специализацию, дифференциацию и миграцию клеток.
Однако существуют другие сигнальные пути, играющие не меньшую роль в контролировании процессов развития, но передакяцие сигналы от поверхностных рецепторов внутрь клетки иными способами. Несколько таких путей основывается на регулируемом протеолизе и контролирует активность и локализацию латентных белков-регуляторов генов, которые входят в ядро и активируют транскрипцию определенных генов-мишеней только после получения соответствующего сигнала. Несмотря на то что рассмотренные выше белки ШТАТ и Яшад также представляют собой латентные регуляторы, они активируются фосфорилированием в ответ на внеклеточные сигналы, а не высокоселективной деградацией белков. Основной функцией сигнальных путей, использующих латентные регуляторные белки, является создание для внеклеточных сигналов относительно прямого пути регуляции экспрессии генов, особенно в случае контроля клеточной судьбы.
Несмотря на то что большинство описанных в данном разделе путей обнаружили при изучении 1ггозор1г11а, они высококонсервативны и используются в развитии различных тканей разнообразных животных. Как мы обсудим в главе 23, они также играют ключевую роль во многих процессах, протекающих в зрелых тканях и органах, в которых непрерывно происходит образование новых клеток. В данном разделе мы рассмотрим четыре сигнальных пути: путь, опосредованный рецепторным белком Хогсй; путь, активируемый секретируемыми белками И'п1; путь, активируемый секретируемыми белками Неддейод; и путь, активирующий латентный белок-регулятор генов ХркВ. Эти пути играют важную роль в развитии животных, и значение сигнализации ЫоссЬ, Ъ'пг и НедйеЬоп в эмбриональном развитии мы подробно рассмотрим в главе 22.
15.4.1. Рецепторный белок йо1сЬ вЂ” это латентный белок-регулятор генов Сигнализация через рецептор ХоссЬ, возможно, является наиболее распространенным сигнальным путем в развитии млекопитающих. В большинстве тканей она участвует в контроле выбора клеточной судьбы и регуляции формирования пространственных структур, а также в непрерывном обновлении тканей, например, выстилки кишечника. Однако наиболее изучена ее роль в образовании нервных 25.ф.Сигнбяьиыв путя! 2453 клеток дрозофилы, которые обычно во.шикают как отдельные изолированные клетки в пределах слоя клеток предшественников. Во время этого процесса клетка предшественник, которая должна стать нервной клеткой, сигнализирует своим не посредственным соседям не становиться нейронами. В результате ингибированные клетки становятся зпидермальными. Этот процесс, носящий название латерального ингибированил, основан на контакт зависимом механизме сигнализации, активи руемом однопроходным трансмембранным сигнальным белком Ре1са, расположен пым на поверхности будущей нервной клетки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
