Биологический каталог




Механизмы внутриклеточной сигнализации

Автор З.И.Крутецкая, О.Е.Лебедев, Л.С.Курилова

in,

1994) . Протеинкиназа GI является в основном цитоплазматической; идентифицирована в гладких мышцах, тромбоцитах, мозфечке, миоцитах сердца, нейтрофилах. Протеинкиназа GII связана с плазматический мембраной и обнаружена только в эпителиальных клетках кишечника.

Протеинкиназа GI представляет собой гомодимер из двух идентичных субъединиц с мол. массой 78 кДа. С каждым мономером связываются две молекулы цГМФ. В отличие от ПКА, каждая субъединица протеинкиназы G содержит и регуляторную (связывание цГМФ) и каталитическую (связывание белковых субстратов) активность. Каждая субъединица (670 аминокислот) протеинкиназы GI имеет следующие функциональные домены, начиная с N-конца молекулы: домен, участвующий в димеризации субъединиц; домен, содержащий участки аутофосфорилирования; два домена, связывающих цГМФ с низким и высоким сродством, соответственно; домен, связывающий Mg" /АТФ; домен, взаимодействующий с белковыми субстратами, и обеспечивающий каталитическую функцию; С-терминальный домен. Asn-483 в каталитическом домене играет ключевую роль в переносе у-фосфата с АТФ на остатки серина или треонина белковых субстратов. Выявлены две изоформы протеинкиназы GI: 1а и ф, отличающиеся 100 аминокислотами на N-конце молекулы. Протеинкиназа GII представляет собой мономер с мол. массой 86 кДа; с мономером связывается 1 молекула цГМФ (Lincoln, Cornwell, 1993; Schmidt et al, 1993; Francis, Corbin, 1994).

Функциональная роль протеинкиназы GI наиболее изучена в клетках гладких мышц, тромбоцитах и нейтрофилах. Так, обнаружено, что активация протеинкиназы GI приводит к уменьшению [Са" ], в клетках гладких мышц (Lincoln, Cornwell, 1993). Предполагают, что это может быть связано с активацией Са~+-АТФазы в плазматической мембране и в мембране саркоплазматического ретикулума. В тромбоцитах человека активация протеинкиназы GI также приводит к подавлению индуцируемого агонистами повышения [Са2+];, что может быть обусловлено ингибированием ФЛС (Geiger et al, 1992, 1994). Для нейтрофилов человека выявлено участие протеинкиназы GI в регуляции процессов хемотаксиса и дегрануляции (Wyatt et al, 1991). Обнаружено, что активация нейтрофилов хемотактическим пептидом N-формилметионил-лейцил-фенилаланином (fMLP) или Са2+-ионофором А23187 приводит к существенному повышению [Са"т];, которое стимулирует образование NO. NO активирует ГЦ, катализирующую образование цГМФ. Повышение [Са~т], вызывает поляризацию нейтрофилов и колокализацию протеинкиназы GI с белком цитоскелета виментином. После этого активированная цГМФ протеинкиназа GI может катализировать фосфорилирование виментина. Локализация протеинкиназы GI и виментина коррелирует с его фосфорилированием, поляризацией и дегрануляцией нейтрофилов, что свидетельствует об участии в этих процессах протеинкиназы GI (Wyatt et al, 1991). Вышеизложенное указывает на то, что подобно другим серин-треониновым киназам, протеинкиназа GI связана с субклеточными структурами, в частности со структурами цитоскелета в клетках эукариот. «Заякоривание» протеинкиназы GI около соответствующих субстратов в определенных участках клетки позволяет определенным внеклеточным сигналам вызывать быстрое и эффективное фосфорилирование белков протеинкиназой GI.

Функциональная роль цГМФ наиболее хорошо изучена в фоторецепторных системах. Именно в фоторецепторах позвоночных был выявлен новый механизм действия циклических нуклеотидов в процессах передачи сигналов, состоящий в прямой активации ионных каналов плазматической мембраны без участия протеинкиназ.

Фоторецепторы позвоночных деполяризованы в темноте. Обнаружено, что это связано с открыванием катионных каналов, прямо активируемых цГМФ (Fesenko et al, 1985). Каналы проницаемы для Na+ и Са" . Фотоактивированный родопсин активирует G-белок трансдуцин, стимулирующий фосфодиэстеразу цГМФ. Связанное с этим снижение концентрации цГМФ приводит к закрыванию каналов и гиперполяризации мембраны. За счет работы Ш7Са"+-обменника происходит снижение [Са~+],. Уменьшение [Са"*], в свою очередь приводит к увеличению активности ГЦ, повышению концентрации цГМФ и последующему открыванию каналов (Yau, 1994). Катионные каналы, управляемые цГМФ, имеют высокую проницаемость для Са2+ (PCa/PNa=T0). В темноте существует баланс между входом Са2+ по этим каналам и выходом Са2+ из клетки с участием Ка+/Са2+-обменника. Происходящее при освещении закрывание каналов прекращает вход Са"+, но выход Са2+ продолжается , что приводит к снижению [Ca2+]j (Yau, 1994).

цГМФ-активируемый катионный канал из наружных сегментов палочек сетчатки быка (Kaupp et al., 1989) представляет собой полипептид с мол. массой 79 кДа (690 аминокислот), включающий 6 трансмембранных сегментов. С-терминальный гидрофильный домен содержит участок связывания цГМФ (аминокислотные остатки 498-577). Выявлена 50%-ная гомология между цГМФ-связывающим фрагментом катионного канала и цГМФ-связывающими доменами протеинкиназы G. Показано, что эти домены содержат консервативный остаток треонина, важный для связывания цГМФ. цГМФ связывается с каналом с очень низким сродством и может быстро диссоциировать от связывающего участка на белке канала. В цГМФ-управляемом канале идентифицирован фрагмент, сходный с S4 сегментом, выполняющим функцию сенсора напряжения в потенциал-зависимых ионных каналах. Однако, канал в фоторецепторах не может активироваться напряжением в отсутствие циклических нуклеотидов. Более того, цГМФ-активируемый канал имеет участок, гомологичный поре К*-канала. На основании вышеизложенного, предполагают, что каналы, регулируемые циклическими нуклеотидами, и потенциал-зависимые каналы могут иметь общего предка (Yau, 1994).

Показано, что цГМФ-управляемые каналы в палочках сетчатки эффективно блокируются полиаминами (спермин, спермидин, путресцин), приложенными к наружной или внутренней поверхности мембраны. Предполагают, что это может играть важную роль в уменьшении шумов при передаче сигналов в фоторецепторах (Lu, Ding, 1999). В последнее время обнаружено также, что катионные канал

страница 27
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Механизмы внутриклеточной сигнализации" (3.04Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.08.2019)