Биологический каталог




Механизмы внутриклеточной сигнализации

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

l., 1998; Alvarez et al, 1999). Прямое измерение концентрации Са" в ЭР позволило оценить скорости выхода Са2" из депо и восполнения ЭР (Barrero et al, 1997; Mogami et al, 1998; Alvarez et al, 1999).

Обнаружено также, что Са2т играет решающую роль во многих процессах, протекающих в ядре: транскрипции генов, синтезе ДНК, разрушении и репарации ядерной мембраны (Berridge, 1995b; Gerasimenko et al, 1996; Santella, 1996). Использование экворина показало, что концентрация Са"+ в нуклеоплазме в покое близка к концентрации Са"* в цитозоле (100-200 нМ) (Petersen, 1996). После стимуляции клеток Ca"h быстро диффундирует из цитозоля в ядро через ядерные поры. Увеличение концентрации Са2+ в ядре происходит через 50-300 мс после повышения [Са2+]; (Allbritton et al, 1994). Ядерная оболочка является продолжением ЭР, способна аккумулировать Са"т и затем освобождать его в ответ на воздействие 1Р3 (рис. 27). Установлено, что Са*т-АТФазы локализованы в наружной ядерной мембране, а 1Р3-чувствительные Са~+-каналы - во внутренней ядерной мембране (Gerasimenko et al, 1996). Предполагают, что 1Р3-рецепторы в ядре могут активироваться 1Р3, образующимся в самом ядре в результате стимуляции эндогенного фосфоинозитидного цикла (Berridge, 1995b).

Гистамин

Рис. 27. Перераспределение Са2+ в митохондрии, ядре и эндоплазматическом ретикулуме (ЭР) при стимуляции клетки 1Р3-мобилизующими агонистами (гистамин, ацетилхолин (АХ)) (по Alvarez etal., 1999). Инкубация клеток HeLa в бескальциевой среде способствует быстрому уменьшению концентрации Са"+ в ЭР в течение 3 мин при 37 °С или в течение 12 мин при 22 °С. Ингибирование Са~*-АТФаз уменьшает время опустошения депо до 1-2 мин (Barrero et al., 1997). Полное восполнение ЭР после добавления Са" в наружную среду происходит в различных типах клеток за 2-3 мин при 37 °С и за 5-8 мин при 22 °С (Barrero et al., 1997; Alonso et al., 1998; Mogami et al., 1998; Alvarez et al.,

1999) .

В последние годы возобновился интерес исследователей к выяснению роли митохондрий в процессах Са" -сигнализации. Учитывая, что повышение [Са~*], может стимулировать активность ключевых ферментов митохондрий, предполагают, что обратимый захват Са"~ митохондриями может координировать продукцию энергии в клетке (Gunter et al., 1994). Относительно недавно разработаны новые флуоресцентные Са2*-зонды (RHOD 2 и др.), которые можно вводить избирательно в митохондрии живых клеток, и проводить одновременную регистрацию изменений концентрации свободного Са"* в цитозоле и в митохондриях. Установлено, что концентрация Са'4 в митохондриях в покое соответствует таковой в цитозоле (Rizzuto et al., 1998). Для некоторых типов клеток было показано, что митохондрии являются активными участниками внутриклеточной Са2н-сигнализации, уникальная роль которых определяется способностью митохондрий быстро аккумулировать и затем освобождать большие концентрации Са~* (Robb-Gaspers et al., 1998; Ricken et al., 1998; Duchen, 1999; Drummond et al.,

2000) . Так, оказалось, что митохондрии могут захватывать Са~* из микродоменов с локально высокой концентрацией Са~+ в цитозоле, связанной с входом Са2н из наружной среды или мобилизацией Са"* из депо (Rizzuto et al. • 1993, 1994, 1998; Rutter et al., 1993; Lawrie et al., 1996; Babcock et al., 1997; Babcock, Hille, 1998). Ранее на клетках асцитной карциномы Эрлиха было показано, что при активации АТФ-рецептора этих клеток митохондрии временно захватывают 25-30% выходящего из ЭР Са2+. При этом меняется активность некоторых ферментов окислительного фосфорилирования. Выход Са" из митохондрий интактных клеток подавляется тетрафенилфосфонием (Gukovskaya, Zinchenko, 1990).

Интересно, что распределение митохондрий в клетке далеко не случайно и связано с ее метаболическими потребностями. Например, в эндотелиальных клетках линии ECV304 менее 4%. а в клетках линии HeLa 65% митохондрий расположены на расстоянии 700 нм от ЭР. В то же время, в клетках ECV304 14%, а в клетках HeLa менее 6% митохондрий находятся на расстоянии 700 нм от плазматической мебраны (Lawrie et al., 1996). В клетках HeLa митохондрии образуют большую взаимосвязанную тубулярную сеть, имеющую многочисленные тесные контакты с ЭР (Rizzuto et al, 1998). Функциональным следствием этой анатомической организации является то, что при освобождении Са2' из ЭР, концентрация Са"* вблизи митохондрий существенно выше, чем в цитозоле (Rizzuto et al, 1998). В гладкомышечных клетках (ivlcCarron, Muir, 1999), кардиомиоцитах и астроцитах (Duchen, 1999) митохондрии также расположены в непосредственной близости к ЭР/СР.

Следует специально отметить серию работ Хилле и соавторов (Herrington et al, 1996; Park et al, 1996; Babcock et al, 1997; Babcock. Hille, 1998) на хромаффинных клетках надпочечника крысы. Одновременное измерение [Са2+]; и концентрации Са2+ в митохондриях показало, что даже средние увеличения [Ca"+]j вызывают быстрые кратковременные перераспределения Са~+ из цитозоля в митохондрии. Обнаружено также, что захват Са"* митохондриями ограничивает подъем и определяет быстрый спад Са"*-сигналов, вызванных входом Са"* в клетку или мобилизацией Са"+ из депо. Последующий экспорт Са"+ из митохондрий происходит с участием №+/Са"*-обменника во внутренней мембране митохондрий и может замедлить спад Са~*-сигналов в цитозоле и способствовать восполнению Са"+-депо. Авторы предполагают, что митохондрии играют активную и уникальную роль в процессах Са"+-сигнализации в хромаффинных клетках крысы. Плазматическая мембрана и внутриклеточные Са"+-депо быстро доставляют Са"' в цитоплазму, открывая ионные каналы, и затем медленно удаляют его с помощью процессов первичного (Са2+-АТФ-аза) и вторичного активного транспорта (Na7Ca"-обмен). Напротив, митохондрии в соответствии с их происхождением как симбионтов внутри цитоплазмы эукариот быстро удаляют Са"* из цитозоля с помощью Са~+-унипортера, который действует как канал во внутренней мембране митохондрий, и затем более медленно экспортируют Са2+ в цитозоль с участием вторично-активного

страница 33
< 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
(18.08.2019)