Крутецкая, Лебедев, Курилова - Механизмы внутриклеточной сигнализации - 2003 (947291), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Именно в фоторецепторах позвоночных был выявлен новый механизм действия циклических нуклеотидов в процессах перелачи сигналов, состоящий в прямой активации ионных каналов плазматической мембраны без участия протеинкиназ. Фоторецепторы позвоночных деполяризованы в темноте. Обнаружено, что это связано с открыванием катнонных каналов, прямо активнруемых ц('МФ (Резспйо е| а)., 1985). Каналы проницаемы для )4а' и Са . Фотоактивированный родопсин активирует О-белок трансдуцин, стимулирующий фосфодиэстеразу цГМФ.
Связанное с этим снижение концентрации цГМФ приводит к закрыванию канатов и гиперполяризации мембраны. За счет работ.ы )Ча'IСа -обменннка происходит снижение (Са ),. Уменьшение (Са ), в свою очередь приводит к увеличению активности Г((, повышению концентрации цГМФ и последующему открыванию каналов (Уац, 1994). Катионные каналы, управляемые цГМФ, имеют высокую проницаемость для Са ' (Рс„/Рн„=.!О). В темноте существует баланс между входом Са по этим каналам и выходом Са" из клетки с участием Ха'/Сам-обменника. Происходящее при освещении закрыванис каналов прекращает вход Са ', г.
но выход Са продолжается . по приводит к снижению (Са~ ), (Уаи, 1994). цГМФ-активируемый катнонный канал из нарукных сегментов палочек сетчатки быка (Капрр е! а!., 1939) предсзавляет собой полнпептид с мол. массой 79 к((а (690 аминокислот), включающий б трансмембранных сегментов. С-терминальный зидрофильный домен содержит участок связывания цГМФ (амннокнслотные остатки 498-577). Выявлена 505г ная гомология межлу цГМФ-связывающим фрагментом катионного канала и цГМФ-связывающими леманами протеннкиназы О. Показано, что эти домены содержат консервативный остаток треонина, важный для связывания цГМФ. цГМФ связывается с каналом с очень низким сродством и может быстро днссопиировать от связывающего участка на белке канала. В цГМФ-управляемом канале идентифицирован фрагмент, сходный с 84 сегментом, выполняющим функцию сенсора напряжения в потенциал-зависимых ионных каналах.
Однако, канал в фоторецезггорах ие может актнвироваться напряжением в отсутствие циклических нуклеотидов. Более того, цГМФ-актнвируемый канал имеет участок, гомогюгичный поре К -канала На основании вышеизложенного, предполагают„что каналы, регулируемые циклическими нуклеотидами, и потенциал-зависимые каналы могут иметь общею предка (Уац, 1994). Покажно, что цГМФ-управляемые каналы в палочках сетчатки эффективно блокируются полиаминами (спермии, спермидин, путресцин), приложенными к наружной или внутренней поверхности мембраны. Предполагают, что это может играть важную роль в уменьшении шумов при передаче сигналов в фоторецепторах (Ьэ, О!пя, 1999).
В последнее время обнаружено паже, что катионные каналы, акгивируемые цГМФ в палочках сетчатки, модулирук~тся тирозинкиназами и тнрозинфосфатазами, что может являться новым механизмом регуляции чувствительности палочек к свету (Мо!ойапоча е! а!., 1997, 1999). Третьим типом рецепторных внутриклеточных белков, с которыми взаимодействует цГМФ, являются цГМФ-регулируемые фосфодизстеразы. Изменение активности этих фермента вызывает изменение внутриклеточной концентрации циклических нуклеотидов, что приводит к фосфорилированню илн дефосфорилированию белков и другим клеточным процессам.
Выделяют два основных типа цГМФ- связывающих фосфодиэстераз цГМФ-стимулируемые фосфодиэстеразы и цГМФ-связывающие (цГМФ-специфические) фосфодиэстеразы ((злсо!п, Согпзче!1, 19931 бс(зт(гй е! а!., 1993). Они аэлостерически регулируются связыванием цГМФ с некаталитическим цГМФ- связывающим участком. цГМФ-стимулируемая фосфодиэстераза идентифицирована в клетках мозга, миоцитах сердца, зндозелиаяьных ьястьах; представляет собой димер из двух идентичных субъединиц с иол.
массой 105 кДа. С-терминальный домен фермента содержит каталитический участок для гндролиза циклических иуклеотилов (цГ)ч(Ф и цАМФ). На И-термиыальном домене фосфодиэстеразы находится фрагмент, свялявающий цГМФ. Установлено, что 2 молекулы цГМФ юаямодействуют с некаталитическими участками димера. цГМФ- связыввкяцие (цГМФ-специфические) фосфодиэстеразы специфически пшролизуют цГМФ.
Уникальная фосфоднэстераза из палочек сетчатки хлест мол. массу 88 кДа, в фосфолиэстеразы из гладких мышц, легких и тромбоцитов — 93 кДа. Все типы цГМФ-связывающих фосфодиэстераз спецяфнчесю1 ингибируются 3-нзобутил-1-метнл ксантином (!ВМХ), который стимулирует связывание цГМФ с аллостерическими участками фермента.
Запринаст специфически ингибирует гидролиз цГМФ, каталнзируемый цГМФ-специфическими фосфодиэстеразами (Ыпсо!и, Гоглжей, 1993; БсЬпЫз ег а!., 1993). 4.б. Заключение по разделу 4 Одним из самых загадочных свойств процессов внутриклеточной сигнализации является специфичность сигнализации, особенно„если учесть, что более, чем 30 гормонов используют универсальные вторичные иессенджеры (Св, фосфолипиды или цАМФ) для передачи информации от ллазматической мембраны к внутриклеточным эффекгораль В болылинстве случаев конечным этапом является активация иротеинкиназ ипи фосфатаз, которые, в свою очередь, изменяют состояние фосфорилироваиия клеточных белков-мишеней.
До сих пор неясно, каким образом определенные гормоны акзнвируют конкретный пул вротеинкиназ или фосфатаз для запуска определенных внутриьлеточных событий. В настоящее время привлекает внимание "гипотеза мишени" ('Чагйег!п8 йурощегйз"), предполагающая, что процессы фосфорилирования контролируются частично тем, в какой области клетки локализованы киназы и фосфатазы (Езей 'Асйца, бсоп, 1997).
Таким образом, в соответствии с этим предположением. специфичность протеинкиназ и фосфвтаз может постигаться путем компартментализацин их с опрелеленцымн субстратами, что обеспечивается взаимодействием киназ и фосфаткз с определенными "заякоривающими белками" (Сойй)ап е! а)., 1995; Ое!! 'Асг)ца, 8со!г, 1997). Кроме того, а последнее время появились данные о том, что специфичность сигнализации может достигаться компартментализацией сигнальных комплексов а определенных участках мембраны. Показано, что рецепторы, 0-белки и эффеьторьг менее подвижны а мембране, чем предполагалось ранее, и могут образовывать сложные супрамолекулярные комплексы, что повышает специфичность белок- белковых взаимодействий (ИепЬ18, 1994). Участками сборки сигнальных комплексов, включающих рецепторы, О-белки, эффекторы и внутриклеточные мишени для генерируемых вторичных посредников могут быть специализированные участки плазматической мембраны, называемые кавеолами (Апдегзоп, 1998! 01гшпо!о е! а)., 1998).
Кавеолы или пузырьки плазматической мембраны представляют собой не покрытые клатрииом апячиаания плазматической мембраны (рнс. 22). Осноаным компонентом оболочки кавеол является интегральный мембранный белок кавеолин (мол. масса 21 кДа) (КогЬЬег8 е! а)., !992; Ойапюго е! а!., 1998). Семейство кавеолинов включает 3 изоформы: кавеолин-1, кавеолин-2 и кавеолин-3. Кавеолин-1 и кавеолин-2 экспрессированы в аднпоцитах, эндотелиальных клетках и фибробластах; кавеолин-3 идентифицироаан в мышечных клетках (О)гашо!о е! а1., 1998).
Кавеолины образуют гомо- и гетероолигомеры, которые взаимодействуют с холестерином и гликосфинголипндами. Эти белок-белковые и белоклипидные взаимодействия являются движущей силой для образования кавеол (Апдегзоп, 1998; Ойашо!о е! а1., 1998). Обнаружено, что а кааеолах в больших количествах представлены такие компоненты сигнальных путей, как: рецептор 1рз (Гп)!шо!о е! а1„ 19928 рецепторьь связанные с 0-белками (СЬцп е! а1., 1994), различные гетеротримерные 0-белки ().!запб е! а1., 1994; Ы е! а!., 1995), нерецепторные тирозинкиназы семейства 8гс (Ь(запб е! а)., 1994; Ы е! а1., 199б), Са "-АТСЬаза (Гц))шого, 1993), Ксз белки (13 ег а1., 1996), рецепторы с собственной тирозинкиназной активностью (Сшыанззоп е! а1., 1999), )чО- синтаза (Оагс!а-Сагг)епа ег а1., 1996; Кейз) ег а!.„1999), ПКС (Ока ег а!, 1997; КуЬ!и е! а!., 1999), ПКА (Кагал! е! а1., 1999).
Многие молекулы, з( идентифицированные в кавеолах, участвуют в процессах Са сигнализации в клетках. Кавеолы обнаружены во многих типах клеток, таких как эндотелиальные клетки, гладкомышечные клетки, фибробласты, адипоциты. В последнее время показано, что кавеолы а больших количествах присутствуют в плазматической мембране цернтонеальных макрофагов (К!зз, Оепхе, 1997).
Можно предположить, что в поддержании целостности кавеол принимают участие элементы цитоскелега. Так, обнаружено, что!Р,-рецепторы, связанные с кавеолами в плазмагической яв мембране, взаимолействугот с актиновыми микрофиламентами (Гц)!щего ег а1., ! 995). Активация макрофагов фактором стимуляции колоний (СЗГ- ! ! приволит к образованию мультимерных цитоплазматических комплексов, включающих сигнальные белки (фосфатигзилинозитол-3- киназа, тирозинкиназы, белок бгЬ2 и др.) а компоненты цитоскелета (паксиллнн, виментин, Г-актив, тропомиозин) ('г'еппб е! а1., 1993).
В последнее время показано, что кавеолин-! взаимодействует с актинсвязываюнзим белком филамином (5(а)з(!згщ 'в'ап Оецгз, 2000); ои Пннвнмннввван внарвнв я.вкн вввнг Ь .ннд внннз Рис. 22. Эзгектрониьге микрофотографии нлазмазической мембраны (кавеол). ! А- вид сбоку; В- вид снизу (по Когйбегб ег а!.. ! 992). вппчиваний Многочислеиные зксперименгазьные данные свидетельствуют о существовании в мембранах зуьариот специализированных микродоменов, обогащенных холестерином и сфннголипидамц, которые были названы "гайз" (плот, паром) (Вгозвп, (.опг)оп, !993а; В)егке!г(, 3!вопя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
