Протеинкиназ

Cтраница 3

АКТГ - это полипептид, состоящий из 39 аминокислотных остатков. Связываясь с рецепторами на поверхности корковых клеток-мишеней, он активирует аденилатциклазу, превращающую АТФ в цАМФ ( разд. Это активирует протеинкиназы, что в конечном итоге приводит к превращению холестерола в глюко-кортикоиды. [31]

В случае сенситизации количество нейромедиатора, выделяемого сенсорными нейронами, изменяется в результате возбуждения еще одной группы клеток-нейронов, отвечающих на болевой ствмул. Облегчающие нейроны выделяют серотонин, который воздействует на мембрану окончания сенсорного нейрона, связываясь с рецепторами, сопряженными с аденилатцнклазой. Активация аденилатциклазы ведет к повышению концентрации циклического AMP в окончании, а циклический AMP в свою очередь активирует протеинкиназу. Полагают, что протеинкина-за фосфорилирует калиевые каналы в мембране окончания сенсорного нейрона и в результате эти каналы закрываются. Блокада калиевых каналов приводит к тому, что приходящий в окончание потенциал действия спадает медленнее обычного. Продленные потенциалы действия удерживают потенциал-зависимые кальциевые каналы в открытом состоянии более длительное время, вследствие чего приток ионов Са2 возрастает, а это в свою очередь ведет к опорожнению большего числа синаптических пузырьков; в результате создается больший постсинаптический потенциал в мотонейроне и происходит более энергичное втягивание жабры. [32]

Типичный простагландин ( Е2 и тромбоксан ( В2, образующиеся из арахидоно-вой кислоты ( разд.. [33]

Предполагается также, что в качестве модуляторов и даже внутриклеточных посредников действия некоторых гормонов функционируют ионы Са2 и цито-плазматический Са2 - связывающий белок кальмодулин. При действии некоторых гормонов концентрация ионов Са2 возрастает. Ионы Са24 влияют на многие виды внутриклеточной активности, вероятно, посредством связывания с кальмодулином, который стимулирует фосфодиэстеразу и различные протеинкиназы, участвующие в углеводном обмене, мышечном сокращении и механизмах внутриклеточного мембранного транспорта. [34]

В 1968 г. Эдвин Кребс и его коллеги показали, что сАМР - за-виси мая протеинкиназа участвует в стимуляции глпкогенолиза. Связывание сАМР с регуляторными субъединицами вызывает диссоциацию их каталитических субъединиц, и последние, таким образом, активируются. Протеинкиназа, найденная в основном в нервных тканях, так называемая киназа типа II, фактически фосфорилирует свои собственные регуляторные субъединицы; такое автофосфорилирование не наблюдается у протеинкиназы типа I. Однако механизмы их активации одинаковы. [35]

Помимо того что синапсы исчезают и образуются вновь, может изменяться их эффективность. Изменения синапсов, обусловленные нервной активностью, служат основой памяти. Как показали эксперименты, в основе одной простой формы научения у моллюска Aplysia лежит то, что в определенных синапсах происходит фосфорилирование ионных каналов, когда выделяемый здесь нейромедиатор стимулирует внутриклеточное образование циклического AMP, активирующего протеинкиназу. [36]

Глюкагон является гормоном-антагонистом инсулина. Он стимулирует гликогенолиз и липолиз, а также активирует процесс глюконеогенеза. Глюкагон взаимодействует с клетками-мишенями по мембрано-опосредованному механизму ( гл. Через вторичный посредник - цАМФ он активирует протеинкиназу, киназу фосфорилазу и фосфорилазу Ь, что приводит к мобилизации глюкозы из гликогена. Как и инсулин, глюкагон регулирует метаболические процессы преимущественно в печени, мышцах и жировой ткани. [37]

По-видимому, большое значение в процессах регуляции клеточного деления имеет группа белков, программируемых так называемыми онкогенами. Измененные ( мутантные) формы этих генов обнаруживаются в опухолевых клетках и входят в ряде случаев в виде соответствующих РНК-копий в состав онкогенных ( т.е. вызывающих опухоли) ретровирусов. Первым открытым онкогеном был ген src, входящий в состав вируса саркомы Рауса. Программируемый им белок, продукт гена src, оказался протеинкиназой, которая в отличие от протеинкиназ класса А и протеинкиназы С катализировала фосфорилирование определенного спектра клеточных белков по остаткам тирозина, а не по остаткам серина и треонина. Дальнейшие исследования показали, что такая активность присуща некоторым рецепторам факторов роста, в частности рецептору эпидермального фактора роста. Ген erd, программирующий аналог этого рецептора, был обнаружен в составе онкогенного вируса птичьего миелобластоза. В настоящее время открыто несколько десятков онкогенов. [38]

Схема регуляции фосфоролизл гликогени. [39]

Однако направление работы двух конечных регуляторных элементов - киназы и-фосфатазы - в этом случае диаметрально противоположное. Активной формой гликогенсинтазы является ее дефосфорилированная форма. Поэтому в отсутствие каталитически активной протеинкиназы при прочих благоприятных условиях функционирует гликогенсинтаза и в клетках идет синтез гликогена. Наоборот, фосфорилированная форма гликогенсинтазы ферментативно неактивна, поэтому в период действия сигнала, включающего аденилатциклазу и таким путем активирующего протеинкиназу, гликогенсинтаза фосфорилируется и становится неактивной, т.е. синтез гликогена прекращается. Аналогично тому, как это было уже рассмотрено на примере пары фосфофруктокиназа - фруктозо-дифосфатаза, такая система регуляции практически исключает одновременную работу двух противоположно действующих систем - синтеза и фосфоролиза гликогена. [40]

Какие же последствия для клеток может иметь такое аномальное соотношение циклических нуклеотидов. По-мимо дефицита цАМФ, в угнетении фосфорилирования, очевидно, участвует и другой фактор. Дело в том, что начиная со 2-го часа тшсле действия радиации в клетках накапливаются фрагменты высокополимерной ДНК-полидезоксирибонуклеотиды ( ПДН) [ Gouti - er R. Показано, что ПДН являются ингибиторами дАМФ - зависимых протеинкиназ в вилочковой железе, угнетая, в частности, фосфорилирование гистона HI. В то же время цГМФ - зависимые протеинкиназы стимулируются в присутствии ПДН, причем стимуляция возрастает с увеличением длины цепи. [41]

Гаррен с сотрудниками разработал теорию относительно механизма действия АКТГ на биосинтез кортикостероидов ( гормонов коры надпочечников), согласно которой АКТГ взаимодействует в коре надпочечников с рецепторами, расположенными на внешней поверхности клеточной мембраны и содержащими в своем составе белки и другие биополимеры. Важную роль в структуре рецепторов играет сиаловая кислота. После связывания АКТГ с рецептором сигнал об этом передается ферменту аде-нилатциклазе, который располагается на внутренней поверхности клеточной мембраны. Существенную роль в его передаче играют фосфолипиды, так как удаление их из мембран блокирует активацию аденилатциклазы, но не предотвращает взаимодействия гормона с рецептором. Аденилатциклаза катализирует превращение аденозинтрифос-фата ( АТФ) в циклический аденозинмонофосфат ( цАМФ), поступающий далее в цитоплазму. С помощью цАМФ в цитоплазме активируется фермент протеинкиназа, которая с участием АТФ катализирует фосфорилирование белков в рибосомах и стимулирует ими биосинтез белка с использованием долгоживущей стабильной мРНК Цитоплазмы. Путем фосфорилирования она активирует также фермент эстеразу, превращающий в жировых каплях эфиры холестерина в свободный холестерин. Белок, синтезированный в цитоплазме в результате фосфорилирования белков рибосом, стимулирует связывание свободного холестерина с цитохромом Р-450 и перенос его из ли-пидных капель в митохондрии, где присутствуют все ферменты, обеспечивающие превращение холестерина в кортикостероиды. [42]

Катехоламины действуют на клетки-мишени по мембрано-опосредованному механизму, чему в немалой степени способствует гидроксилирование кольца и боковой цепи этих соединений. Катехоламины взаимодействуют с а - и р-адренергическими рецепторами, локализованными в мембранах клеток-мишеней. Адреналин взаимодействует с обоими типами рецепторов, а норадреналин преимущественно с а-рецепторами. Группа ах -, а2 - рецепторов проявляет эффекты сосудосуживающего действия, сокращения гладких мышц, ингибирования липолиза. Действие ( 3-рецепторов связано с активацией аденилатциклазы, образованием цАМФ и последующим фосфорилированием белков. Например, адреналин, взаимодействуя с р-рецепторами через систему вторичных посредников, активирует протеинкиназу, которая фосфорилирует ряд цитоплазматических белков. Таким образом, адреналин регулирует гликогенолиз в печени и в мышцах, а также глюконеогенез в печени. [43]

Лимитирующей стадией процесса трансляции является ее инициация. Реакция катализируется ферментом 1Р2 - киназой, причем присоединение фосфатной группы инактивирует фактор инициации. Этот феномен был изучен на примере синтеза гемоглобина в ретикулоцитах. Сначала было установлено, что глобин синтезируется только в присутствии гема. Затем была выстроена вся система регуляции синтеза глобина. Оказалось, что активация 1Р2 - киназы происходит за счет ее фосфорилирования цАМФ - зависимой протеинкиназой. Взаимодействие этой протеинкиназы с цАМФ и ее активацию блокирует гем, выполняя тем самым негативный контроль синтеза гемоглобина. [44]

Итак, синапсы можно подразделить на возбуждающие и тормозные. Лиганд-зависимые ионные каналы постсинаптической мембраны могут реализовать как тот, так и другой эффект, в зависимости от ионной избирательности данных каналов. Но, как мы уже отмечали, ионные каналы с во ротами-не единственные белки постсинаптической мембраны, с которыми взаимодействуют медиаторы. Существует совершенно иной механизм синаптической передачи: рецепторы сопряжены здесь с мембранными белками, вызывающими образование второго посредника в постсинаптической клетке ( см. разд. Например, как полагают, многие рецепторы для моноаминов но-радреналина и дофамина относятся именно к этому типу. Связывание медиатора с рецептором активирует аденилатциклазу, повышая тем самым внутриклеточную концентрацию циклического AMP. Циклический AMP в свою очередь активирует протеинкиназы, фосфорилирующие в клетке определенные белки; например, они могут фосфорилировать ионные каналы и таким образом изменять электрическое состояние клетки. Конечный эффект может быть или возбуждающим, или тормозным. Действительно, циклический AMP способен в принципе вызвать изменение в любом регуляторном механизме клетки вплоть до экспрессии генов. [45]

Страницы: 1 2 3