Диссертация (1144759), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Такимиусловиямимоглибыбытьнейрональныйконтрольмышцы,наличиеспецифических белков, обеспечивающих условия компартментализации икластеризации нХР с Na,K-АТФазой, или, возможно, свойства самого нХР.В исследовании на Caenorhabditis elegans было показано, что напостсинаптической мембране нХР ко-локализован с Na,K-АТФазой, которая,которая предположительно участвует в регуляции синаптической эффективности.Мутации (eat-6) в гене -субъединицы Na,K-АТФазы значительно увеличиваютчувствительность к АХ и изменяют локализацию нХР. Авторы полагают, что такаяко-локализация нХР и Na,K-АТФазы придает жесткость кластерам нХР напостсинаптической мембране (Doi, Iwasaki, 2008).Наконец,показанако-иммунопреципитациянХР,Na,K-АТФазы,фосфолеммана (белок FXYD1) и кавеолина-3 (маркер кавеол в мышечныхклетках) (Heiny et al., 2010; Chibalin et al., 2012).
Эти факты позволяютпредположить локализацию молекулярного комплекса нХР/Na,K-АТФаза вкавеолах, что подтверждается и данными об участии кавеолина-3 в агрининдуцируемой кластеризации нХР (Hezel et al., 2010). Полученные данныепозволилисформулироватьгипотезуосуществованиифункциональногомультимолекулярного комплекса нХР/Na,K-АТФазы, локализованного в кавеолахи включающего также фосфолемман и кавеолин-3 (Matchkov, Krivoi, 2016).533.1.3. Na,K-АТФаза и липидное окружениеЛипиды эукратиотических клеток, входящие в липидный бислой, делят на 3класса: фосфолипиды (глицерофосфолипиды и сфинголипиды), гликолипиды(цереброзиды и ганглиозиды) и стероиды (основным стероидом у животныхявляетсяхолестерин)(Петров,Зефиров,2013;Sebastiaoetal.,2013).Плазматическая мембрана отличается по расположению липидов, внешнийлисток билипидного слоя плазмолеммы представлен фосфадитилхолином исфингомиелином, внутренний фосфатидисерином, фосфатдилэтаноламином ифосфатидилинозитолом.плазмолемме.ТакимВнутриклеточнаяобразомдостигаетсяразныйзарядмембраныбогатаанионымисторонанафосфолипидами и поэтому имеет отрицательный заряд, тогда как заряд внешнейстороны нейтральный(Петров, Зефиров, 2013).
Липиды могут обмениватьсямежду собой по механизму flip-flop.Фосфолипиды содержат ненасыщенные жирные кислоты и содержат однуили две двойные связи, которые препятствуют плотной упаковке молекул.Благодаря этим свойствам мембрана является динамичной структурой, липиды ибелки имеют возможность перемещаться. Основной компонент мембраны этоглицерофосфолипиды:фосфатидилинозитол,фосфатидилэтаноламин,фосфатидилсеринифосфатидилхолин,фосфатиднаякислота.Этифосфолипиды важны для определения поверхностного заряда мембраны,полярности,онирегулируютеетолщину(Kimuraetal.,2016).Глицерофосфолипиды могут содержать разные по составу головные группы,например, серин, холин, инозитол, этаноламин, которые соединяются сглицериновым фрагментом (Wang et al., 2002). Соотношение фосфатидилхолина ифосфотидилэтаноламина важно для сократительной функции и метаболизмаглюкозы (Newsom et al., 2016).
К классу фосфолипидов также относятсфинголипиды, которые представлены сфингомиелином и гликосфинголипидами.Показана связь гликосфинголпидов и белков мембраны, локализованных влипидных рафтах (Петров, Зефиров, 2013; Schnaar, Lopez, 2009).54Однимизпредставителейдругогоклассалипидовмембраны(гликосфинголипидов) являются ганглиозиды. Липиды этого класса имеютголовную группу с отрицательно заряженной сиаловой кислотой.
Ганглиозидырегулируют и модулируют работу разнообразных ионных каналов (Sonnino et al.,2007). Ганглиозид GM1 в большом количестве присутствуют в липидных рафтах,что позволяет их применять в качестве маркеров рафтов.Представителем третьего класса липидов мембраны является холестерин стероид, характерный только для животных, составляющий примерно 30% от всехлипидов мембраны. Он встраивается в бислой таким образом, чтобы его полярнаягидроксильная группа находится рядом с головкой фосфолипидов (Cooper, 2000).Холестерин в составе плазмолеммы выполняет роль модулятора липидного слоя,увеличивает плотность «упаковки» молекул фосфолипидов и тем самымопределяет толщину и создает «жёсткость»мембраны. Таким образом,холестерин влияет на микровязкость (текучесть) мембраны.
Мембрана несодержащая холестерин в зависимости от температуры может быть в твердой(состояние геля) или в жидкой фазах. При насыщении холестерином и твердая, ижидкая мембрана переходит в упорядоченную фазу -липидные рафты (Петров,Зефиров, 2013; Krause, Regen, 2014).Холестерин обладает регулирующим влиянием на ряд белков, таких какбольшие калиевые каналы, калиевые каналывнутреннеговыпрямления.Увеличение количества холестерина в мембране может приводить как активацииканалов, так и к их подавлению (Rosenhouse-Dantsker et al., 2010). Было показано,что уровень холестерина способен модулировать работу дигидропиридиновыхрецепторов (Pouvreau et al., 2004).Большое количество сфингомиелина и холестерина содержат мембраны Ттрубочек миоцитов. Холестерин способен влиять на энергетический метаболизм,поддерживая гомеостазис глюкозы в системе Т-трубочек.
Таким образом, процессэлектромеханического сопряжения и транспорт глюкозы могут регулироватьсяуровнем мембранного холестерина. В Т-трубочках мембранный холестерин также55способен модулировать работу ряда белков, включая кавеолин-3 и Na,K-АТФазу(Barrientos et al., 2017).Липиды с длинными насыщенными углеводородными цепями могутнекоторое время удерживаться вместе и образовывать микродомены - липидныерафты или липидные плотики, размером (10 - 200 нм), содержащие сфинголипидыи холестерин. В то же время содержание фосфадитилхолина в них понижено.Таким образом, достигается неизменное содержание общего количества липидов,содержащих холин.
Рафты распложены в наружном и внутреннем монослоемембраны Липидные рафты представляют липид-упорядоченную фазу мембраны,что ограничивает перемещение белков внутри границ рафта. Однако самилипидные рафты при этом имеют возможность перемещаться по мембране. Такимобразом, достигается компартментализация клеточных и сигнальных процессов(Петров, Зефиров, 2013; Cooper, 2000; Balasubramanian et al, 2007; Lingwood,Simons, 2010).Другимиспециализированнымимикродоменамимембраныявляютсякавеолы, которые представляют собой инвагинации плазматической мембраны ирассматриваются как частный случай липидных рафтов. Кавеолы такжехарактеризуютсяспецифическойлипиднойкомпозициейилокализациейразличных функциональных белков.
Основными белками, отвечающими умлекопитающих за образование кавеол и служащими их маркерами, являютсякавеолин-1, -2 и -3, которые играют роль скаффолда для компартментализациифункциональных молекул в пределах кавеолярной мембраны (Lingwood, Simons,2010; Simons, Gerl, 2010; Sebastiao et al., 2013).Для исследования роли холестерина и липидных рафтов используютфармакологическиеагенты,которыеокисляют(холестеролоксидаза)илиингибируют синтез (статины) холистерина. Применяют сфингомиелазы, котрыегидролизуют сфингомиелин и генерируют церамид, ассоциирующийся в большиелипидные платформы.
Также используют вещества, удаляющие холестерин измембраны. Одним из таких веществ является метил-β-циклодекстрин (MβЦД), егогидрофобнаячастьзахватываетхолестеринизмембраны,образуя56водорастворимые нековалентные комплексы (Zidovetzki, Levitan, 2007; Gimpl,2010).Все мембранные белки взаимодействуют с липидным окружением, котороеоказывает существенное влияние и на функционирование Na,K-АТФазы(Cornelius, 2008; Haviv et al., 2013; Cornelius et al., 2015).
При изучении Na,KАТФазы с использованием дрожжей Pichia pastoris в качестве экспрессионнойсистемы было показано, что липиды, включая холестерин, играют важную роль встабилизации Na,K-АТФазы в плазматической мембране, причем изоформспецифическим образом. Так, ряд альтерирующих факторов (нагревание,применение детергентов) преимущественно влияют на стабильность встраиванияв мембрану 2-изоформы Na,K-АТФазы по сравнению с изоформами 1 и 3(Lifshitz et al., 2007; Kapri-Pardes et al., 2011).
Предполагается, что относительноменьшаястабильность2-изоформыобусловленаособенностямиеетрансмембранных доменов М8, М9 и М10, отвечающих за взаимодействие сфосфолипидами, а также более слабой ассоциацией с белком FXYD1 (KapriPardes et al., 2011). Также известно, что активность Na,K-АТФазы зависит отколичества холестерина в мембране (Cornelius et al., 2015). С другой стороны,известно, что не только холестерин участвует в регуляции Na,K-АТФазы, но исама Na,K-АТФаза может влиять на формирование кавеол, синтез холестерина иего траффик.
Это показано для 1-изоформы Na,K-АТФазы (Chen et al., 2009;2011). В отношении 2-изоформы Na,K-АТФазы подобных данных нет.Таким образом, возможным фактором молекулярного окружения, играющимроль в формировании комплекса нХР/2-изоформа Na,K-АТФазы, могут бытьлиипиды мембраны, в частности, холестерин.
Здесь нужно отметить, что длянормального функционирования нХР и их встраивания в постсинаптическуюмембрану также необходим холестерин, который прямо взаимодействует срецептором. По литературным данным нХР имеет многочисленные сайтысвязывания с холестерином (Burger et al., 2000; Brannigan et al., 2008).
Липидныерафты являются платформой для кластеризации нХР в концевой пластинке,57которая нарушается в случае удаления мембранного холестерина с помощьюметил-β-циклодекстрина (МβЦД) (Zhu et al., 2006; Willmann et al., 2006; Branniganet al., 2010; Levitan et al., 2014).Однако если роль холестерина в регуляции пресинаптической функции вмоторных нервных окончаниях изучена достаточно подробно (Зефиров, Петров,2010; Петров и др., 2011; Kasimov et al., 2015), участие липидов мембраны ихолестерина в поддержании мышечного электрогенеза и функционировании 1- и2-изоформ Na,K-АТФазы в скелетной мышце не было исследовано.3.1.4. Комплекс никотиновый холинорецептор/Na,K-АТФаза и дистрофинВозможным фактором молекулярного окружения, играющим роль вформировании комплекса нХР/2-изоформа Na,K-АТФазы, может являться белокдистрофин, участвующий в организации постсинаптического скаффолда икластеризации нХР (Rafael et al., 2000; Galbiati et al., 2001).Дистрофин – это белок массой 472 кДа, находящийся на цитоплазматическойповерхности сарколеммы и связывающий внутриклеточный цитоскелет свнеклеточнымматриксом,поддерживаяклеточнуюструктурувовремямышечного сокращения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
