Диссертация (1144759), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Изоформы -субъединицы различаются почувствительности к ионам натрия и калия, АТФ, гормонам и физиологическимстимулам, а также к специфическому ингибитору Na,K-АТФазы уабаину и другимсердечным гликозидам. Наибольшее различие в аффинности изоформ субъединицы к уабаину наблюдается у грызунов: константа блокированияизоформы 1 составляет ~ 50 – 450 мкМ, тогда как для изоформ 2 – 3 этаконстанта на 2 – 4 порядка ниже (обзоры: Dobretsov, Stimers, 2005; Matchkov,Krivoi, 2016).
Это обстоятельство позволяет осуществлять фармакологическоеразделение этих изоформ с помощью уабаина (Sweadner, 1995; He et al., 2001;Hartford et al., 2004; Krivoi et al., 2006).Изоформа 1 обнаружена практически во всех животных клетках. Клеткинекоторых тканей (эритроциты, почки) экспрессируют только эту изоформу. Вбольшинстве тканей клетки, помимо 1, экспрессируют также одну из изоформ2 – 4. Изоформа 2 обнаружена в скелетных, гладких и сердечной мышцах, вглиальных клетках и в некоторых нейронах; изоформа 3 преобладает в нервнойткани. Изоформа 4 пока обнаружена только в семенниках и сперме (Blanco,Mercer, 1998; Mobasheri et al., 2000; Woo et al., 2000; Li, Langhans, 2015).
Рядданных позволяет предположить, что основную насосную функцию в клеткевыполняет изоформа 1, тогда как изоформы 2 – 4 являются вспомогательными20(регуляторными) (см. обзоры: Кривой, 2012; Blanco, Mercer, 1998; Mobasheri et al.,2000; Matchkov, Krivoi, 2016; Kutz et al., 2018).Изоформа 2 играет важную роль в регуляции кальциевого баланса исократительных свойств сердечной и гладкой мышц (Blaustein et al., 2016), вподдержании калиевого гомеостазиса и функционирования скелетной мышцы(Radzyukevich et al., 2013; DiFranco et al., 2015) и нейронов ЦНС (Larsen et al.,2016). Ряд данных свидетельствует об участии 2-изоформы астроцитов вудалении из межклеточного пространства излишнего К+, но, прежде всего,глутамата за счет функциональной и молекулярной связи с транспортером этогонейромедиатора,чторассматриваетсявкачествеважногофакторавпатофизиологии мигрени (Larsen et al., 2016; Isaksen, Lykke-Hartmann, 2016).
Этаизоформа селективно регулируется рядом циркулирующих факторов, включаяэндогенные дигиталисоподобные лиганды; отличается особенностями субклеточной локализации и функциональных взаимодействий с молекулярнымокружением (см.
обзоры: Reinhard et al., 2013; Matchkov, Krivoi, 2016; Blaustein etal., 2016). Таким образом, 2-изоформа выполняет в клетках специфическиефункции и сама подвержена разнообразным регуляторным воздействиям, в томчисле, за счет ее менее стабильного встраивания в мембрану (Kapri-Pardes et al.,2011).Менее ясна функциональная роль 3-изоформы Na,K-АТФазы. Имеющиесяданные свидетельствуют об уникальности функции 3-изоформы в нервнойсистеме, которая до сих пор во многом остается неясной. Установлено, что 3изоформа специфически экспрессируется в афферентных и эфферентных аксонах,иннервирующих интрафузальные волокна рецепторов растяжения скелетноймышцы, что, по-видимому, связано с их функциональными особенностями(Dobretsov, Stimers, 2005).
Предполагается вовлечение локализованной впресинаптических терминалях 3-изоформы в процессы кратковременнойсинаптической пластичности, а также в патогенез ряда неврологическихнарушений (Holm, Lykke-Hartmann, 2016).21Физиологическая особенность изоформы 4, необходимой для обеспеченияподвижности сперматозоидов, заключается в регуляции уровня Н+ за счетсопряженной работы с системой Na+,H+- обмена (Woo et al., 2000).Имеющиеся данные позволяют предположить, что изоформа 1 равномернораспределена в плазматической мембране. Характерной особенностью изоформ2 – 4 является их локализация в особо организованных микродоменах,образованныхплазматическойретикулумом.Вэтихмембранойкомпартментахисарко(эндо)плазматическимосуществляетсясопряженноефункционирование регуляторных изоформ Na,K-АТФазы с транспортнымимеханизмами, зависящими от градиента Na (Са2+- и Н+- обменники), с такимиклеточными компонентами как митохондрии, а также с ионными каналами ирецепторами (Arnon et al., 2000; Woo et al., 2000; Aizman et al., 2001; Xie, Askari,2002; Xie, Cai, 2003; Scheiner- Bobis, Schoner, 2001; Schoner, Scheiner-Bobis, 2007;Blaustein et al., 2016).Изоформы β- субъединицы.
Изоформа β1, подобно 1, экспрессируется вовсех исследованных тканях. Изоформа β2 широко представлена в почках,скелетных и гладких мышцах, сердце, нервной системе. Изоформа β3преимущественно экспрессируется в семенниках, но обнаружена также в мозге,почках и других внутренних органах (Blanco, Mercer, 1998; Mobasheri et al., 2000;Lopina, 2001).
Комбинации различных изоформ - и β- субъединиц обеспечиваютдополнительноеспециализацииразнообразиеβ-субъединицсвойствNa,K-АТФазы.Na,K-АТФазыОфункциональной(количествоаминокислотныхостатков 279 – 304) известно меньше, чем об изоформах -субъединицы. Имеютсяданные о роли этой субъединицы в качестве молекулы адгезии в межклеточныхвзаимодействиях (Vagin et al., 2007).БелкисемействаFXYD.ЭкспрессиябелковсемействаFXYDтканеспецифична.
Изоформа FXYD1 (фосфолемман) экспрессируется в сердце,печени и скелетных мышцах; FXYD2 (была обнаружена первой) экспрессируетсяв почках и эритроцитах, имеет два сплайс- варианта - γа и γв); FXYD3 (Mat- 8)22экспрессируется в желудке, толстой кишке, в опухолях, коже, матке; FXYD4(CHIF) – в почках и толстой кишке; FXYD5 – в опухолевых тканях, формируетионный канал; FXYD6 – в нормальных (не опухолевых) тканях; FXYD7экспрессируется в мозгу.
Для шести представителей данного семейства (кромеFXYD6) установлено специфическое взаимодействие с α-субъединицей Na,KATФазы (Therien et al., 2001; Crambert et al., 2002; Geering, 2006; Mijatovic et al.,2007). Было показано, что FXYD2, а также FXYD4 и FXYD7 взаимодействуют ссегментом TM9 α- субъединицы Na,K- ATФазы (Li et al., 2004). Есть данные, что вооцитах Xenopus ко-экспрессия FXYD5 с α1- и β1- субъединицами Na,K-ATФазыусиливает активность насоса в 2 и более раза (Mercer et al., 1993; Lubarski et al.,2005).Функциональная роль FXYD субъединицы еще не до конца изучена.
По рядуданных, она участвует в формировании места связывания сердечных гликозидов,а также может работать как ионный канал независимо от α- и β- субъединиц Na,KATФазы (Mobasheri et al., 2000; Lopina, 2001; Mijatovic et al., 2007). Даннаясубъединицаобеспечиваеттонкуютканевуюиизоформ-специфичнуюмодуляцию кинетических свойств Na,K-АТФазы, в частности, сродства к ионамнатрия и калия в соответствии с физиологическими потребностями (Blanco,Mercer, 1998; Mobasheri et al., 2000; Lopina, 2001; Mijatovic et al., 2007).Нарушение такой регуляции может иметь патогенные последствия (Geering, 2006;Lindzen et al., 2006). В настоящее время многочисленные данные свидетельствуюто регуляторной функции FXYD субъединицы в отношении каталитическойактивности Na,K-АТФазы (Pavlovic et al., 2013; Pirkmajer, Chibalin, 2016).1.1.3.
Сигнальная функция Na,K- АТФазыВажнейшим достижением последних лет стало выявление сигнальнойфункции Na,K-АТФазы, что расценивается в качестве нового принципа регуляциисвойств клетки (Крылов и др., 1999; Xie, Askari, 2002; Schoner, Scheiner-Bobis,2007; Li, Xie, 2009; Lingrel, 2010; Reinhard et al., 2013). На сегодняшний день23известно несколько сигнальных путей, реализуемых Na,K-АТФазой. Все эти путисвязаны с действием кардиотонических стероидов (КТС), специфическихингибиторов Na,K-АТФазы, для которых Na,K-АТФаза является единственнымизвестным специфическим рецептором. Более подробно о КТС и механизмах ихдействия см.
Главу 6.Ряд исследователей предполагает существование (по крайней мере, внекоторых типах клеток) двух популяций Na,K-АТФазы: Один пул выполняетосновную насосную функцию, второй вовлечен во внутриклеточную имембранную сигнализацию (Xie, Askari, 2002; Liang et al., 2007; Schoner, ScheinerBobis, 2007; Lingrel, 2010). Важнейшим и наиболее изученным белком вреализации сигнальной функции Na,K-АТФазы является Src-киназа. Установлено,что Na,K-АТФаза и Src-киназа имеют специализированные структурные домены,обеспечивающие их прямое взаимодействие друг с другом (Tian et al., 2006; Li,Xie, 2009; Ye et al., 2011).
Предполагается, что функциональный комплекс Na,KАТФаза/Src-киназа исходно находится в неактивном состоянии. Связываниемолекулы КТС (уабаина) с Na,K-АТФазой вызывает изменение конформациифермента, которое через комплекс с Src-киназой передается белкам окружения изапускаетрядсигнальныхвнутриклеточныхкаскадов.ЧерезSrc-киназуосуществляется фосфорилирование рецептора эпидермального фактора роста,активация Ras и MAP-киназы, фосфолипазы С, транскрипционных факторов AP-1и NF-kB, а также ряда других внутриклеточных сигнальных путей; результатомявляется усиление продукции свободных радикалов кислорода в митохондриях,регуляция экспрессии генов, синтеза белков и др.Недавно была расшифрована структура участка 1-субъединицы Na,KАТФазы, предположительно ответственного за ее взаимодействие с Src, и былсоздан лиганд, блокирующий образование комплекса Na,K-АТФаза/Src-киназа вопытах in vitro и in vivo (Li et al., 2009; 2011).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
