леотидов на связывание агониста не наблюдается [50]. Чеч с сотр. полагают [50], что свободный Mg2+ оказывает воздействие на связывание агониста рецептором через участок, расположенный на N-белке. По их гипотезе, взаимодействие агониста с рецептором вызывает ассоциацию

103

рецептора с VV-белком, но еще не переводит рецептор в состояние высокого сродства. Это событие становится возможным только после взаимодействия Mg2+ с iV-белком. Таким образом, необходимым предшественником для активации аденилатциклазы является комплекс Н—R*—N (Mg2+).

В последнее время начал изучаться вопрос о химической разнородности популяции рецепторов одного фармакологического класса. По-видимому, часть рецепторов не участвует в сопряжении с аденилатциклазой. Возможно, к таким рецепторам относится часть популяции р-рецепторов клеток лимфомы S49, которая после инактивации всех чувствительных к iV-этилмалеимиду в присутствии агониста связывающих мест не переводится под влиянием Mg+ в состояние высокого сродства [50, 91].

Хорошо известен тот факт, что гормон или нейротрансмиттер влияют не на величину активации аденилатциклазы гуаниловыми нуклеотидами, а на ее скорость [69, 92—94]. В связи с этим возникает вопрос: чем определяется специфичность действия гормонов? Показано, что эффективность действия частичных агонистов на активность аденилатциклазы хорошо коррелирует с количеством рецепторов, которое переводится в состояние высокого сродства и способно образовывать комплексы с УУ-белком [77]. Эффективности агонистов соответствует также количество инакти-вируемых Л/-этилмалеимидом В-рецепторов, т. е. находящихся в состоянии высокого сродства [50, 91]. Величина обратного сдвига сродства рецептора к агонисту, вызываемого гуаниловыми нуклеотидами, во многих мембранах также прямо пропорциональна его способности стимулировать аденилатциклазу [78]. Таким образом, количественной характеристикой сопряжения рецептора с jV-белком может служить количество рецепторов, переводимых в состояние высокого сродства.

С другой стороны, в разных мембранах величина изменения сродства, вызываемого гуаниловыми нуклеотидами, может варьировать в зависимости от доступности нуклеотид-связывающего регуляторного участка Л/-белка для ГТФ. Так, величина изменения сродства сильно выражена в мембранах клеток лимфомы S49 [69],, в эритроцитах лягушки [78], в ретикулоцитах крыс [12, 76] и плохо выражена в таких мембранах, как эритроциты индюка [95, 96]. Вытеснение эндогенных нуклеотидов в этих мембранах делает возможным переведение рецептора в состояние высокого сродства к агонисту [95].

Передача гормонального сигнала ГТФ-связывающим регуляторным белком

Известно, что связывающий гуаниловые нуклеотиды белок аде-нилатциклазной системы выполняет в ней по крайней мере три функции.

Во-первых, в его отсутствие каталитический белок аденилатциклазы не может использовать физиологический субстрат, Mg2+-

104

АТФ, т. е. N-белок обеспечивает определенный уровень базальной активности фермента.

Во-вторых, TV-белок, связавший ГТФ, прочно сопрягается с каталитическим белком и вызывает изменения его активности.

В-третьих, не только рецептор в комплексе с агонистом воздействует на N-белок, ускоряя обмен нуклеотидов в регуляторном центре, но и N-белок участвует во взаимопревращениях двух состояний рецептора. Так, его наличие является необходимым условием перехода рецептора в состояние высокого сродства. В присутствии же ГТФ N-белок вызывает обратный переход рецептора в форму, имеющую низкое сродство к агонисту.

Спорной является гуанозинтрифосфатазная функция N-белка. Существование во многих мембранах стимулируемой катехолами-нами и гормонами ГТФазы [97—101] свидетельствует о важности стадии гидролиза ГТФ в цикле регуляции аденилатциклазы и о возможной ее роли как механизма, терминирующего активацию. Однако до сих пор попытки измерить ГТФазную активность в частично очищенных [51] или гомогенных [33] фракциях N-белка не имели успеха. ¦

В совокупности перечисленные функции, очевидно, и обеспечивают передачу сигнала гормона через N-белок на каталитический. Роль гормона или нейротрансмиттера заключается в обеспечении посадки на N-белок физиологического регуляторного эффектора — ГТФ.

Что известно о механизме этой передачи? Многие факты свидетельствуют о том, что N-белок не является пассивным передатчиком сигнала гормона. С ним способны взаимодействовать несколько эффекторов, и такие из них, как гуаниловые нуклеотиды, анионы фтора и АДФ-рибозилтрансферазы [102], могут вмешиваться в регуляцию аденилатциклазной активности на уровне N-белка, минуя рецептор.

Взаимодействуя с N-белком, такие эффекторы вызывают обратимые изменения его физического состояния. Так, на содержащих р-рецептор аденилатциклазных системах эритроцитов было показано, что активация аденилатциклазы катехоламинами сопровождается высвобождением связанных с N-белком гуаниловых нуклеотидов и одновременным связыванием экзогенных нуклеотидов. Например, при оккупации р-рецептора агонистом происходит высвобождение из мембран [3Н] GppNHp или [3Н] ГДФ после предварительной инкубации с мембранами [3Н] GppNHp [103— 105] или [3Н] ГТФ [104], а также эндогенно связанного ГДФ [95, 104]. С другой стороны, прочная активация аденилатциклазы под действием GppNHp снижается, если отмытые от избытка GppNHp мембраны проинкубировать с ГТФ, ГМФ или АТФ в присутствии р-агониста [105—108]. Иными словами, катехоламины стимулируют обмен нуклеотидов в нуклеотид-связывающем центре N-белка. По-видимому, найденное на р-адренергических системах влияние гормонов на N-белок является ключевым и для других гормон-зависимых аденилатциклазных систем. Подтверж-

105

дением этому служат недавно полученные данные о том, что в эритроцитах индюка аденозин, действующий через аденозиновый рецептор /?-типа, также стимулирует вытеснение из мембран ГДФ в присутствии ГМФ и освобождает нуклеотидный центр белка для активации под действием GppNHp. При этом, по-видимому, общий набор N-белков участвует в стимуляции аденилатциклазы аденозиновым и катехоламиновым рецепторами [109]. Молекулярной основой для наблюдаемых изменений скорости нуклеотидного обмена, возможно, служат индуцируемые при взаимодействии комплекса «р-рецептор — агонист» с Л/-белком изменения физического состояния yV-белка. В пользу такого предположения свидетельствует обнаруженный в лаборатории Джилмана факт обратимого изменения под влиянием р-агониста картины протеолити-ческого расщепления [32Р] АДФ-рибозилированного Л/-белка мембран эритроцитов [ПО].

Гуаниловые нуклеотиды и фторид также изменяют состояние JV-белка. Показано, что после освобождения от ГДФ и связывания ГТФ yS у фракции М-белка из эритроцитов голубя, почти полностью свободной от каталитического белка, коэффициент седиментации уменьшался от 5,5 до 3,4 S [28]. В лаборатории Джилмана наблюдали уменьшение массы /V-белка, солюбилизи-рованного из мембран клеток S49, от 130 000 до 90000 дальтон при активации ГТФ yS или фторидом и восстановление прежней массы после удаления эффекторов [17]. Это