Юрин - Основы ксенобиологии - 2001 (947302), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Особенно эффективной для проведения таких приемов оказывается аффинная хроматография на адсорбентах, содержащих «пришитые» молекулы лнганда. Второй метод основывается на использовании фотореактивных реагентов (рис. 3.1). Сначала лиганд (гормон) обрабатывают фотореактивным реагентом и связывают (сшивают) с рецептором под действием света. После этого мембрану обрабатывают детергентом н выделяют комплекс лиганд — рецептор, используя радиоактивную метку.
Выделенные рецепторы оказались гликопротеинами или гликолипидами. Молекула любого рецептора состоит, по крайней мере, из двух частей. Одна из них, наружная, служит для связывания вещества (гормона). Основную роль в этом играют полисахаридные цепи молекулы рецептора. Вторая, менее полярная часть молекулы рецептора, служит для ее закрепления в липидном бислое и передачи принятого сигнала внутрь клетки.
Взаимодействие между связывающими и пере- бО Фоторевктивный Зффектор реагент (гормон) Солюбилизацня Освещение ЧЧЧЧЧ ЬЬЬЬЬ ЧЧЧЧ ЪЬЬ Рецептор Рнс. 3.1. Выделение рецепторов с помощью фотореактнвных реагентов дающими участками осуществляется благодаря конформационным перестройкам, происходящим в результате «посадки» эффектора (агониста) на связывающий участок рецептора. В этом случае происходят небольшие изменения на отдельных участках мембран, результаты которых передаются внутрь клетки, усиливаясь с помощью определенного («релейного») механизма, н в конце концов определяют течение внутриклеточных процессов.
В основе передачи в ряде случаев лежит активация и инактивация фермента— аденилатциклазы (АЦ), расположенного в мембране. Этот фермент отвечает за синтез нукпеотида — цАМФ. цАМФ получается в организме из АТФ прн участии аденилатциклазы, которая расположена на внутренней поверхности мембраны и работает только в присутствии фосфолипидов и ионов магния. В нормальном состоянии активность аденилатциклазы подавлена. Но при взаимодействии агониста с рецептором Р на поверхности мембраны аденилатциклаза активируется. В результате усиливается синтез цАМФ, увеличивается концентрация последнего внутри клетки и активируется один или несколько ферментов, расположенных внутри клетки.
Таким образом, химический сигнал передается от одного посыльного к другому. Первичным посыльным является эффектор (гор- - б1 Рис. 3.2. Адеиилатиый пугь регуляции виутриклегочных процессов. Пояснеиия в тексте мон, медиатор), через ГТФ-связывающий 0-белок и аденилатциклазу он передает сообщение внугрь клетки (рис.
3.2). Вторичные посредники не только способствуют передаче внешнего сигнала во внутриклеточный, но н обеспечивают значительное усиление первоначального сигнала. Каждая молекула рецептора„присоединнвшая сигнальную молекулу, активирует много молекул аденилатциклазы, которые, в свою очередь, катализируют образование множества молекул цАМФ.
В итоге„по всей цепи от рецептора до клеточной реакции происходит усиление сигнала в 10~ — !О раз. Таким образом, несколько сигнальных молекул гормона или медиатора могут изменять функциональную или метаболическую активность всей клетки. Однако постоянная активация АЦ не только не нужна, но и небезопасна для клетки. Так, течение одного из особенно опасных заболеваний — холеры — связано с необратимой активацией АЦ. Для нормальной жизнедеятельности клетки ингибирование АЦ может быть не менее важным моментом, чем ее активация. Поэтому внутриклеточный уровень цАМФ регулируется также с помощью фосфодиэстеразы (ФДЭ) циклических нуклеотидов, которые катализируют гидролитическое превращение цАМФ в нециклический АМФ в определенных условиях, чем н поддерживается его постоянный уровень.
Циклический АМФ регулирует внутриклеточные реакции всех изученных прокариотических и эукарнотических клеток. Действие его основано на активации специфических ферментов цАМФ зависимых протеинкиназ, которые формируют многие белки, в частности белки рибосом, ряд ферментов, транспортные мембранные белки н др.
Фосфорилирование белков — это их активации. В неактнвированное состояние они возвращаются путем дефосфорилирования с помощью фосфопротеннфосфотазы (ФПФ). Гормоны и мелнаторы могут проявлять свое действие не только через синтез цАМФ, но и других внутриклеточных посредников. Для некоторых гормонов животных вторичным посредником является цГМФ. Его концентрация в 10 раз меньше, чем цАМФ. Подобно цАМФ, цГМФ действует главным образом через активацию протеннкиназ. Признанными вторичными мессенджерами являются ионы кальция.
Кальций участвует в регуляции внутриклеточных процессов в комбинации с двумя другими вторичными посредниками (рис. 3.3): инозитолтрифосфатом и диацилглицеролом. Эффектор (медиатор) связывается с рецептором Р„который через ГТФ-связывающие белки (б) активирует фосфодиэстеразу фосфатидилинозитолтрифосфата (ФИФ2).
При ращеплении ФИФ2 образуется инозитолтрифосфат (ИФз) и диацнлглицерол (ДАГ). ИФз растворим в воде, поэтому он диффундирует в цитоплазму, где вьгзывает высвобождение Са~+ из внутриклеточного депо — эндоплазматического ретикулума (ЭПР). Высвобожденный Са2' активирует кальмодулннзавнсимую протеинкнназу (Са'+/КаМ кнназа), фосфорилнрующую белки- мишени, вызывая клеточный ответ. ДАГ, будучи гидрофобным, остается в мембране, где активирует Са2' — фосфолипидзависимую протеннкиназу, которая фосфорнлирует другие белки, вызывая также клеточный ответ. Таким образом, обе ветви фосфоинозитидного путя ведут к фосфорилированню двух различных наборов белков, что приводит к реализации клеточного ответа. На поверхности плазматических мембран разных клеток число рецепторов варьирует.
Так, на поверхности одной клетки печени имеется 250 000 рецепторов инсулина, тогда как на поверхности клеток щитовидной железы их число не превьппает 500. Часть рецепторов может кплавать» в плоскости мембраны, но большее их количество фиксировано системой микрофнламентов и микротрубочек. К основным критериям, по которым можно судить о наличии рецепторов, относят следующие. Рис. 3.3. Схема регуляции с участием кальция. Паясиеиия и тексте Во-первых, высокое сродство, характеризующееся тем, что агент действует при низкой концентрации (10 ~М и ниже); во-вторых, кривая, описывающая процесс взаимодействия зффектора с местами связывания на мембране от концентрации, должна выходить на плато, поскольку количество рецепторов (мест связывания) ограничено; в- третьих, различная биологическая активность пар оптических изомеров (стереоспецифичность) (так, например„право- и левовращающиеся формы атропина, морфина и адреналина сильно отличаются друг от друга по биологической активности); в-четвертых, тканевая специфичность биологического действия веществ (например, адреналин оказывает мощное действие на сердечную мышцу, но очень слабо действует на поперечно-полосатые мышцы).
Далее следует отметить, что взаимодействие возможно только при строгом соответствии пространственных и зарядовых геометрий. Необходимо учитывать и то, что связывание эффектора с рецептором должно быть обратимым. Так, одна и та же химическая группа в зависимости от своего химического окружения может обусловливать действие как агониста, так и антагониста; как пример можно привести ацетилхолин и тубокурарин. Эти соединения действуют на одни и тот же рецептор, но меньшая молекула (ацетилхолин) точно соответствует участку связывания и активирует рецептор; большая молекула (тубокурарин) перекрывает рецептор и оказывает блокирующее действие.
Наглядный пример таких взаимодействий приведен на рис. 3.4. Рнс. 3.4. Связывание с молекулой рецептора аукснна (а) н антнаукснна (о): а — 2,4 0 (2,4-лнхлорфенокснуксусная кнслота); б — 2,б-лнхлорфенокснуксусная В настоящее время известно много химических рядов, низкие гомологи которых являются агоинстами, а их более высокомолекулярные гомологи — антагонистами. Используемый в дальнейшем нами термин «рецептор» в отношении мембранных структур не соответствует ему в описанном содержательном представлении, мы будем применять его в дальнейшем для избежания повторения громоздких выражений типа «центры связывания», «мембранактивные центры» н т.
п. Во всех случаях речь идет о тех центрах связывания, взаимодействие которых с молекулами ксенобиотика инициирует определенную реакцию клеточной мембраны. Э.З. Типы химических связей Оказавшись в непосредственной близости от места связывания (рецептора), молекула вещества немедленно вступает во взаимодействие. Длительность и избирательность этого взаимодействия определяется особенностями химической природы вещества и рецептора, а также типом связей между ними. В прошлом было распространено мнение, что действие одних веществ имеет «физическую» природу, а других — «химическую». Предполагалось также, что физические свойства вещества определяют его способность проникать к месту действия, а затем происходит его химическое взаимодействие с тем или иным рецептором.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
