Биологический каталог




Механизмы внутриклеточной сигнализации

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

сигнал после взаимодействия со стимулирующим рецептором через G-белок типа Gs активирует "усилительный" фермент аденилатциклазу (АЦ) (рис. 7). АЦ катализирует превращение аденозинтрифосфата (АТФ) в цАМФ (рис. 8). Субстратом для АЦ является М?2+АТФ или Мп2+АТФ (Liu et al., 1997). Свободная ATсвязываясь с ингибирующими рецепторами, активируют Gi^6eJiKH, которые ингибируют АЦ.

В последнее время появились данные о том, что аденилатциклазная система может активироваться не только при стимуляции рецепторов, связанных с G-белками, но и при активации рецепторов, имеющих собственную тирозинкиназную активность (рецепторы инсулина и эпкдермального фактора роста) (Плеснева и др., 1996). Так , в цитоплазматическом домене р-субъединицы инсулинового рецептора выявлены два участка связывания с Gs и G, белками (Шпаков, 1996).

Рис. 7. Схема аденилатциклазного пути передачи сигнала.

Активация рецептора лигандом приводит к активации гетеротримерного G-белка, который диссоциирует на а-ГТФ и Ру-димер. а-ГТФ активирует аденилатциклазу, катализирующую образование ц АМФ из АТФ (по Hancock, 1997).

Рис. 9. Топология в мембране аденилатциклазы.

Показаны 12 трансмембранных а-спиральных сегментов п 2 цитоплазматических каталитических домена.

Конечные стадии передачи сигнала с помощью цАМФ осуществляются с участием цАМФ-зависимых протеинкиназ (протекнкиназ А), которые фосфорилируют определенные белки-мишени по остаткам серина или треонина.

Уменьшение концентрации цАМФ происходит с помощью фосфодиэстеразы, катализирующей расщепление цАМФ с образованием АМФ. В экспериментальных работах в качестве ингибиторов фосфодиэстеразы обычно используют теофиллин, З-изобутил-1-

метилксантин и кофеин; имщазол стимулирует активность__этого

фермента (Авдонин, Ткачук, 1994; Petersen, Berridge, 1995).

4.1.1. Структура и регуляция аденилатциклазы

АЦ, ключевой фермент аденилатциклазного пути передачи сигнала, обнаружен во всех типах клеток. В настоящее время клонировано 8 изоформ (типы I-VI11) АЦ из разных тканей (Krupinski et al., 1989; Cooper et al., 1995). Показано, что АЦ является интегральным мембранным белком (1080-1248 аминокислот, мол. масса 120 кДа), полипептидная цепь которого имеет 12 гидрофобных трансмембранных сегментов, образованных 20-22 аминокислотами каждый. Трансмембранные сегменты объединены в два кластера по 6 в каждом, а между кластерами со стороны цитоплазмы расположены два длинных фрагмента полипептидной цепи с мол. массой 43 кДа (рис. 9). Во внеклеточную область экспонированы сравнительно небольшие фрагмены белка, имеющие участки N-глмкозилирования. По своей структуре АЦ удивительно напоминает СГ-канал регулятора трансмембранной проводимости при цистофиброзе (CFTR) и гликопротеин Р - белок, обеспечивающий резистентность ко многим лекарствам, как предполагают, за счет своей способности выводить их из клетки (Gottesman, Pastan, 1988; Riordan et al.. 1989).

Трансмембранные сегменты не отличаются высоким консерватизмом у разных изоформ АЦ, а также не имеют гомологии с высококонсервативными трансмембранными сегментами ионных канатов (Catterall, 1995). Два цитоплазматических фрагмента АЦ включают два АТФ-связывающих домена, которые гомологичны друг другу (Krupinski et al., 1989). Участок._сшзьшания Са2^кальмодулина с АН 1 типа также расположен в первом цитоплазматической фрагменте.

Специфическое активирующее действие на АЦ оказывает форсколин, получаемый из травянистого растения Coleus forskohlii. В связи с этим, он широко используется в экспериментах как инструмент для выяснения роли адеиилатциклазной системы в реализации той или иной биологической функции. Форсколин связывается, по-видимому, с тем же участком фермента, с которым связывается АТФ (Liu et al., 1997). Показано, что три кольца в структуре форсколина и аденозина имеют сходные комбинации групп, образующих гидрофобные и водородные связи.

Считается общепринятым, что активация АЦ происходит в результате ее прямого взаимодействия с а5-субьединицей Gs-белка (Northup et al., 1983b). Ингибирование АЦ осуществляется при прямом взаимодействии АЦ с ctj-субьединицей G.-белка (Katada et al., 1984; Katada et al., 1986) или при взаимодействии с_Рд=димерами различных G-белков (Northup et al., 1983a; Neer et al., 1987). Установлено, что для связывания с Ру-димерами G-белков важен фрагмент из 5 аминокислот (Gln-X-X-GIu-Arg) АЦ типа II (Chen et al., 1995).

В последнее время показана сложная множественная регуляция всех клонированных изоформ АЦ. Обнаружено, что один подтип АЦ активируется о^-субьединицами Gs-белков и не зависит от Ру-димеров. Другой подтип АЦ активируется а5-субьединицами и синергично активируется далее Ру-субьединицами. Для третьего подтипа АЦ характерны активация а8-субьединицами и ингибирование при действии ру-димеров (Tang, Gilman, 1991).

Установлено, что все восемь клонированных изоформ АЦ регулируются одной из ветвей фосфоинозитидного пути. Аденилатциклазы 1, III и VIII типа, экспрессированные в клетках гиппокампа и мозжечка, стимулируются сц-субьединицами Gs-белков и внутриклеточными ионами Са:+ и ингибируются Ру-субьединицами G-белков. Протеинкиназа С не оказывает стимулирующего действия на эти изоформы АЦ. Аденилатциклазы 11, IV к VII типов, идентифицированные в определенных отделах мозжечка, стимулируются а5-субьединицами, протеинкиназой С и Ру-димерами. В хвостатом ядре мозга и миоцитах сердца идентифицированы аденилатциклазы V и VI типов, которые активируются а5-е\ бьединицами и ингибируются при увеличении [Са" ],. Протепнкиназа С и Ру-димеры не оказывают влияния на эти изоформы АЦ (Cooper et al., 1995).

Установлено, что стимуляция АЦ I, 111 и VIII типов Са2" опосредована кальмодулином, который может быть удален и добавлен вновь для восстановления чувствительности к Са*" (Cooper et al., 1995).

Функциональные и ультраструктурные исследования показали, что АЦ^локализована рядом с каналами входа Са" в

страница 5
< 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
(23.08.2019)