Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 329
Текст из файла (страница 329)
16.93). Активация белка КЬо инициирует объединение актиновых филаментов и филаментов миозина П в стрессовые фибриллы и кластеризацию интегринов и дополнительных белков с образованием фокальных контактов (рис. 16.97). Такие резкие и сложные структурные изменения происходят благодаря тому, что каждый из этих трех молекулярных переключателей обладает множеством белков-мишеней, влияющих на организацию и динамику актина.
Некоторые ключевые мшпени активированного Сдс42 относятся к белковому семейству ЖАБР. Люди, у которых отсутствуют ЪЧАЯР, страдают от синдрома Внскотта — Олдрича, тяжелой формы иммунодефицита, характеризующейся патологической актиновой подвижностьк~ клеток иммунной системы и нарушением образования тромбоцитов. Несмотря на то что сами Ъ'АКР экспрессируются только в клетках крови и иммунной системе, другие представители семейства синтезируются во всех клетках, что позволяет активированному Сдс42 усиливать полимеризацию актина. Белки тт'АЯр могут существовать в неактивной свернутой и активной развернутой конформациях.
Сс1с42-СТР стабилизирует открытую форму белка ЖАБР, позволяющую ему связывать комплекс АКР и усиливать его способность к нуклеации актиновых филаментов (см. Рис. 16.34). Таким образом, активация Сдс42 приводит к усилению нуклеации актина. Кас-ОТР также активирует белки семейства ЪЧАЯР. Помимо этого, он активирует образование поперечных сшивок формирующим гель белком филамином и ингибирует сократительную активность моторного белка миозина П, стабилизируя ламеллоподии и ингибируя обраювание сократительных стрессовых фибрилл (рис.
16.98, а). 1б.4. Цитоскелет и функционирование клетки 1б01 охрашиванне ахтннв окрацмванив ахгюза а) Т)аКОЯЩИЕСЯ КЛЕФИ б) АКТИВАЦИЯ.Я)го в) Д)СЩВАЦИЙ Раа ', а) А)СТИЙАЦИЯ Сбо42 20 мкм Рис. 16.97. Влияние йас, йьо и Сг)о42 на организацию актина в фибробластах. На всех изображениях актин окрашен флуоресцентным фаллоидином. а) В безсывороточной среде фибробласты несут акти н, в основном — в кортексе, и практически лишены стрессовых фибрилл. 6) Микроинъекция активированной формы йьо приводит к быстрой сборке множества стрессовых фибрилл.
в] микроинъекция активнраванной формы йас, родственной йпо мономерной бтразы, приводит к образованию огромной ламеллоподии, отходящей от всей периферии клетки. г) Микроинъекция активированной формы Сдс42, еще одного представителя семейства йно, приводит к выпячиванию с периферии клетки множества длинных филон однй. Действие этих трех Отрав на глобальную организацию акти нового цитоскелета опасредуется десятками других белков, регулируемых отравами. Среди этих белков-мишеней встречаются некоторые рассмотренные в данной главе ассоциированные с актином белки. (Из А.
Най, 5сгепсе 279: 509-514, 1998. С любезного разрешения издательства ААА5.) КЛо ОТР обладает отличным набором мишеней. Вместо активации комплекса АКР для сборки актиновых сетей, КЛо ОТР действует на формины и способствует образованию параллельных актиновых пучков. Одновременно КЛо СТР активирует протеинкиназу, косвенно ингибирующую активность кофилина, что приводит к стабилизации актиновых филаментов. Та же самая протеинкиназа ингибирует фосфатазу, взаимодействукяцую с легкими цепями мнозина (см. рис. 1б. 72).
После дующее суммарное усиление фосфорилирования легких цепей миозина увеличивает сократительную активность моторного белка, что усиливает формирование завися щих от напряжения структур, например стрессовых фибрилл г рис. 1б.98, б). В некоторых типах клеток Кас ОТР активирует КЛо, причем кинетика ~того процесса медленнее, чем активация комплекса АКР белком Кас.
Это позволяет клетке использовать путь Кас для сборки новой актнновой структуры с последующей активацией пути КЛо, создаюгдего напряжение в этой структуре. Так проис- (602 . часть (тг". Внутренняя туртаниаации Плетнй 3-ки паза Г Р1(4)рх семейство РАК вЂ” ч МсСК б-кинаэа ууАЗР ! Ъ мнс Р1(4,5)Р, АЙР Филаиин '~(сниженная) (нуклватор (сшивающий активность ветвления) белок сетей) миозина Ф $ $ ртгвваттшаинзй . ', ' *;::снзехвггав а) Вкт)!!го~'евай: ' ' ' "обйг)жтвв(шв, ПВЕВВПОПС(айаг, .:йтфонжбГвоамк г' киназа Ию формины (йоск фосфатаэа М).С аэа МСС(Р)чСг ым кофилин (усилвнная) рост актиновых пучков активность миозинв ходит, например, во время формирования и созревания межклеточных контактов.
1(иже мы более подробно обсудим, как взаимодействие между путями Ито и гсас способствует поддержаник! крупномасштабных различий между противоположными концами клетки во время клеточной миграции. Рис. 16.98. Влияние активации Пас и Пьо на организацию витина а) Активация небольшой 6тразы йэс приводит к нуклеации ангина комплексом АПР и другим изменениям дополнительных белков энтина, способствующим образованию актиновых сетей, например, в ламеллоподиях. В зги процессы вносят вклад несколько независимых путей. Пас-ВТР активирует белки семейства УУА5р, которые, в свою очередь, активируют и нуклеацию акти на, и ветвление сетей комплексом АПР. В параллельном пути Пэс-ВТР активирует протеинкиназу РАК, воздействующую на несколько мишеней, включая образующий поперечные сшивки филамин, активируемый фосфорилированием, и киназу легких цепей миозина (МССК), ингибируемую фосфорилированием.
В результате снижение фосфорилирования регуляторных легких цепей миозина приводит к разборке филаментов миозина П и снижению сократительной активности. В некоторых клетках РАК также напрямую ингибирует активность миозина П за счет фосфорилирования его тяжелой цепи (МНС]. Другой набор путей, следующих за активацией Пас, опосредуется сигналами фосфоинозитидных липидав.
Локальное образование Р! Рт(Р1(4,5)Р ) может способствовать снижению активности кзпирующего белка и усилению полимеризации антика. Активация Р13-киназьв катализирующей превращение Р1Р, в Ргре стимулирует активацию аас в петле положительной обратной связи. б) Активация родственной бТРазы Пбо приводит к нуклеации актиноеых филаментов форминами и усиливает сокращение миозина П, способствуя образованию таких сократительных актиновых пучков, как стрессовые фибриллы. Для активации миозина П белком Пбо необходима або-зависимая киназа коси Эта киназа ингибирует фасфатазу, удаляющую активирующие фосфатные группы легких цепей миозина П (МСС); в некоторых типах клеток она также может напрямую фосфорилиравать миозинавые легкие цепи.
Пос(г также активирует некоторые другие протеинкиназы, например, киназу 11М, которая затем вносит вклад в образование стабильных сократительных акти новых пучков за счет ингиби рования де пол и мери зующего фактора кофили на. Сходный сигнальный путь играет важную роль в формировании необходимого для цитокинеза сократительного кольца (см. рис. 17.52). 16.4, Цитоскепети функционирование кпепзи 1603 16.4.1О. Вмеклеточиме сигмвлеп могут вктивиооввть трек представителей белкового семейства К)зо Акптвация мономерных ОТРаз КЬо.
Кас и Сс)с42 происходит посредством обмена ОТР на связанную молекулу СтРР, катализируемого факторами обмена гуаниновых нуклеотидов ОЕГ, Из 85 идентифицированных в человеческом геноме СЕГ некоторые специфичны по отношению к определенным СТРазам семейства КЬо, тогда как другие взаимодействуют со всеми тремя представителями. Число ОЕГ превышает число регулируемых ими ОТРаз КЬо, потому что различные ОЕГ характерны для различных тканей и субклеточных участков и чувствительны к различным типам регуляторных сигналов.
ОЕГ активируются поверхностными рецепторами. Одним из них является рецепторная тирозинкиншза ЕРЬ, участвующая в направлении аксонального конуса роста (см. главу 15). Несколько ОЕГ семейства КЬо связываются с +Т1Р растущих концов микротрубочек, что способствует взаи модействию динамики микротрубочкового цитоскелета и организации актинового цитоскелета и играет важную роль в координации клеточной формы и движения. ОТРазы семейства КЬо также играют ключевукт роль в полярности дрожжевых клеток, представления об общих механизмах которой были получены при помощи генетического анализа. При голодании дрожжи, как и многие другие одноклеточные организмы, образуют споры. Но споруляция может происходить только в диплоидных клетках почкующихся дрожжей, а они обычно пролифелирукп как гаплоидные клетки. Голодающая гаилоидная особь до образования спор должна найти партнера с про тивоположным фактором спаривания, добиться его расположения и слиться с ним.
Дрожжевые клетки не способны плавать и, вместо етого, подходят к своим партнерам посредством полярного роста. Гаплоидная форма почкующихся дрожжей может иметь один из двух типов спаривания — а или а и секретировать соответственно а или а фактор спаривания. Эти секретируемые сигнальные молекулы связываются с по верхностными рецепторами суперсемейства сопряженных с С.белками рецепторов (см. главу 15). Одним из последствий связывания а фактора с рецептором является поляризация кчетки, которая принимает грушевидную форму (по югглийсют — зЬгпоо) (рис.
16.99). В градиенте а-фактора узкая частырушевидной а клетки направлена в сторону наибольшей концентрации сигнальной молекулы, что в естественных уело виях приведет ее к расположенной невдалеке «влюбленной» а клетке. в) в) Рис. 16.99. Морфологическвя поляризация дронокевык клеток в ответив фактор спвриввния, о) Клетки 5оссьогоглусез сегеияое обычно сферические. б) Они поля ризуются при обработке фактором спаривания клеток противоположного типа спаривания и принимают грушевидную форму. в) Знаменитый персонаж комиксов Злв Каппа Шму 15пшоо), в честь которого в англоязычной научной литературе называют грушевидную форму дрожжей. 1о и б, с любезного разрешения Мииае) 5пудег; в, Ю 1948 Сарр Ептегрпзез, )пс.
Приводится с разрешения.) (6О4: -,Ч06ъМвпууренняя орган(звацз)я (щатаи Для полярного роста клеток необходима организация актинового цитоскелета в ответ на сигнал фактора спаривания. Когда сигнал связывается со своим рецептором, рецептор активирует Сс)с42, который, в свою очередь, инициирует сборку актиновых филаментов в ближайшем к источнику сигнала участке.
Локальная активация Сс(с42 усиливается петлей положительной обратной связи. требующей актин зависимого транспорта Сс(с42 н его СЕР и других компонентов вдоль ново образованных актиновых структур в направлении сайта сигнала. Затем за счет активации еще одной СТРазы семейства Иго, стимулирующей формин, актиновые тяжи собираются таким обра:ом, что они указывают на сайт аккумуляции Сс(с42. Актиновые тяжи служат «рельсами» для направленного транспорта и акзоцитоза веществ клеточной стенки, что приводит к полярному росту кончика грушевидной клетки (рис. 16. (00), фактор (()у 4(з спаривания ппазматическая -.фей ирисс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
