Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

тциклазу ГТФ и другие нуклеотидтри-фосфаты. ГТФ действует на аденилатциклазу как аллосте-рический регулятор. По-видимому, он связывается участком фермента в области коммуникатора.

Сложное и не до конца изученное регулирование аденилатциклазы осуществляет кальций. Микромолярные концентрации его активируют, а миллимолярные — ингибируют функцию фермента. Так как связывание ионов кальция не влияет ни на связывание гормона рецептором, ни на связывание субстрата с каталитическим участком, считается, что действие кальция осуществляется через область коммуникации. (На рис. 17 видйо и значение липидов мембран в регуляции активности аденилатциклазы. С одной стороны, липиды определяют ориентацию большинства звеньев фермента. С другой стороны, как это видно из примера~фос-фатидилинозита, липиды действуют через изменение проницаемости мембраны к ионам кальция).

цАМФ-зависимые фосфодиэстеразы. Концентрация синтезируемого аденилатциклазой цАМФ регулируется активностью фермента, выходом из клетки и гидролизом цАМФ до 5'-монофосфата аденозина. Этот гидролиз осуществляется цАМФ-зависимой фосфодиэстеразой, которая Каталитический участок

гуанилатциклазы Каталитический участок

Коммуникатор аденилатциклазы

Рис. 17. Схема аденнлат- и гуанилатциклазных комплексов:

ФФП — фосфатаза фосфопротеинов; РР{ и Pf — пирофосфат и фосфат неорганический; СС — свободный субстрат; ПТК — протеинкиназа; ФДЕ — фосфодиэстераза; Р — рибосомы; Мс н Мд — мембранные структуры и мембранно-связан-ные ферменты; Ф и Б — ферменты и белки цитоплазмы; Г — гнетоны; М—К — метнлксантин; Са2+ — внутриклеточное депо кальция (мембранные везикулы, кальмодулин н другие кальцнйевизывающие белки); «+>. «—> — положительный и отрицательный эффекты на процесс

имеет как мембранную, так и растворимую формы. Активатор фосфодиэстеразы представляет собой типичный Са2-1--связывающий белок. Свое действие, выражающееся в увеличении Ушах и снижении Кт, он проявляет только в результате связывания ионов кальция. Таким образом, активность фосфодиэстеразы находится под контролем Са2+ и цАМФ. Очень важно, что многие лекарственные и фармакологические вещества (например, метнлксантин — рис. 17) являются регуляторами цАМФ-зависимых фосфодиэстераз. Поэтому их чрезмерное применение существенно изменяет концентрацию цАМФ в клетке, на что последняя не может не реагировать.

цАМФ-зависимые протеинкиназы. Эти энзимы катализируют перенос у-фосфата АТФ на различные акцепторы протеинов (гидроксильные группы серина, треонина и др.). Донором фосфатных остатков для протеинкииаз является комплекс МёАТФ2- хотя фосфорилирование белков может протекать и при использовании других нуклео-тидтрифосф атов.

Молекула цАМФ-зависимой протеинкиназы состоит из регуляторной R и каталитической С субъединиц. Диссоциация субъединиц под влиянием цАМФ (./?С+цАМФч±/? — цАМФ+С) активирует протеинкиназу. Кроме того, активность цАМФ-зависимой протеинкиназы находится под контролем специфического ингибитора. Во-первых, ингибитор связывается с активной субъединицей, во-вторых, ингибитор препятствует рекомбинации С с Я-цАМФ и освобождению циклического нуклеотида от регуляторной субъёди-ницы протеинкиназы. Вполне возможно, что этот ингибитор белковой природы является модифицированной субъединицей R. Количество и активность ингибитора изменяются в зависимости от физиологического состояния организма, под влиянием некоторых веществ, в процессе онтогенеза. Протеинкиназы фосфорилируют не только нативные белки, но даже денатурированные, а также полипептиды, полученные в результате гидролиза белков, что свидетельствует о недостаточной их специфичности.

Фосфатазы фосфопротеинов являются последним звеном физиологического действия циклических нуклеотидов. Они, освобождая ортофосфат из фосфорили-рованных белков, устраняют эффекты протеинкиназ.

Фосфатазы фосфопротеинов не имеют строгой субстратной специфичности. Для проявления фосфопротеинфосфа-тазной активности необходимы ионы Са2+, ингибиторами являются фторид натрия, пирофосфат, ортофосфат и цАМФ. Ингибирование циклическими нуклеотида ми имеет глубокий биологический смысл: цАМФ-зависимые протеинкиназы фосфорилируют белки в клетке, пока цАМФ не гидролизо-ван фосфодиэстеразами и ингибирует фосфатазы фосфопротеинов.

Таким образом, аденилат- и гуанилатциклазные системы— это комплекс в основном мембранно-связанных ферментов: аденилат (гуанилат)циклазы, фосфодиэстеразы и протеинкиназы, зависимых от циклических нуклеотидов, а также фосфатазы фосфопротеинов. Эти системы обеспечивают восприятие, классификацию, трансформацию и передачу сигналов нервной и гуморальной систем с поверхности клетки вплоть до ее генетического аппарата.

Текучесть мембран и мембранных компонентов. Учитывая прежде всего то, что мембраны окружают клетки, ограничивают их размеры, делят на множество компартментов, можно думать, что они являются стабильными неизменяющимися образованиями. Высказывались предположения, что стабильность структуры макромолекулы в мембране и мембраны вообще обеспечивается в основном гидрофобными взаимодействиями липидов. Стабилизация структуры молекулы в мембране может осуществляться не только за счет гидрофобных взаимодействий. Взять хотя бы для примера те факты, что небольшие олигосахаридные группы часто присоединены к белкам (через О-гликозидную связь к ОН-группам аминокислот и через iV-гликозидную связь к амид-ному азоту аспарагина), находящимся на поверхности клетки. В большинстве случаев функция этих углеводных частей изучена слабо.

Что же касается муцинов (выполняющих роль смазки при клеточных контактах), то присутствие заряженных групп сиаловой кислоты способствует образованию жесткой развернутой структуры белковой молекулы. Однако это мнение до некоторой степени ошибочно хотя бы потому, что мембраны представляют собой структуры, разделяющие два водных раствора, в которых протекают химические и биохимические реакции веществ.

Мембранные компоненты химически не инертны. Они сами подвержены метаболическим превращениям

страница 24
< 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 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.11.2019)