Учебное пособие Красноярск сфу 2019 (07) ббк
жүктеу/скачать 7,51 Mb. Pdf көрінісі
|
Покровский Титова 2019 Уч Клеточная сигнализация
- Бұл бет үшін навигация:
- Вопросы для самоконтроля
- Глава 4 АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ МЕССЕНДЖЕРНАЯ СИСТЕМА 4.1. Эффекторные молекулы и вторичные мессенджеры
| 3.2. Мономерные G-белки
Первоначально мономерные G-белки (или малые ГТФазы) были открыты как продукты Ras-протоонкогенов, ассоцииро- ванных с саркомой крыс (отсюда название Ras — rat sarcoma). Впоследствии были выявлены многочисленные мономерные белки с ГТФазной активностью, которые имели сходную струк- туру и молекулярную массу. Все они обладали ограниченной го- мологией (до 30 %) и имели консервативные последовательности Та бл иц а 1 К ла сси ф ик аци я G -б ел ко в К ла сс По дт ип А кт ива то р Ф ун кц ия Эффе кт Gs Gs α- су бъ ед ин иц а А кт ив аци я а де ни ла тци кл аз ы , ак тив аци я Са 2+ -к ан алов Ув ел ич ен ие у ро вн я ц А М Ф , у ве ли че ние п ри то ка ион ов С а 2+ G ol f α- су бъ ед ин иц а А кт ив аци я а де ни ла тци кл аз ы в о бон ят ел ьн ы х н ей рон ах Ув ел ич ен ие у ро вн я ц А М Ф G i/o Gi 1,2 ,3 α- су бъ ед ин иц а И нг иб ир ов ан ие а де ни ла тц ик ла зы Сн иже ние у ро вн я ц А М Ф βγ- ди ме р ак тив аци я К + -к ан алов Ги пе рп ол яр из ац ия Go A , B βγ- ди ме р А кт ив аци я К + -к ан алов , и на кт ив а- ци я Са 2+ -к ан алов Ги пе рп ол яри за ци я, с ни же ние п ри то ка ион ов Са 2+ βγ- ди ме р и α- су бъ ед ин иц а А кт ив ац ия фо сфо ли па зы С β Ув ел ич ен ие у ро вн я И Ф 3* , Д А Г* , ион ов С а 2+ G t α- су бъ ед ин иц а А кт ив аци я цГ М Ф -з ави си мой фо сфо ди эс те ра зы Сн иже ние у ро вн я ц ГМ Ф G gu st α- су бъ ед ин иц а А кт ив аци я цГ М Ф -з ави си мой фо сфо ди эс те ра зы Сн иже ние у ро вн я ц ГМ Ф G z/ х α- су бъ ед ин иц а ин гиб ир ов ан ие а де ни ла тц ик ла зы Сн иже ние у ро вн я ц А М Ф G q/ 11 Gq α- су бъ ед ин иц а А кт ив ац ия фо сфо ли па зы С β 1 Ув ел ич ен ие у ро вн я И Ф 3* , Д А Г* , ион ов С а 2+ G 11 α- су бъ ед ин иц а А кт ив ац ия фо сфо ли па зы С β 2 Ув ел ич ен ие у ро вн я И Ф 3* , Д А Г* , ион ов С а 2+ G 12 /13 G 12 α- су бъ ед ин иц а А кт ив аци я Rh o- бе лка М иг ра ци я, и нв аз ия, д иф ф ер ен ци ровк а к ле то к G 13 α- су бъ ед ин иц а А кт ив аци я Rh o- бе лка М иг ра ци я, и нв аз ия, д иф ф ер ен ци ровк а к ле то к П ри ме ча ни е: * И Ф 3 — ин оз ит ол -3 -ф ос ф ат ; Д А Г — ди ац ил гл иц ер ол аминокислот, ответственные за связывание гуанозинфосфатов, ГТФазную активность и взаимодействие с эффекторами. Моле- кулярная масса варьирует в пределах 20–30 кДа. В настоящее вре- мя считается, что малые G-белки участвуют в важнейших регу- ляторных механизмах и являются обязательными компонентами эукариотических клеток. Все известные малые ГТФазы, согласно их аминокислотной последовательности и функциям, разделяют на пять семейств: Ras, Rho, Rab, Arf и Ran. Активность семейств Ras и Rho ассоциирована с трансдукцией сигнала, в то время как остальные выполняют специфические клеточные функции (Зин- ченко и соавт., 2003). Вопросы для самоконтроля 1. В чем заключаются различия в механизме действия гетеро- тримерных и мономерных G-белков? 2. Каковы принципы классификации гетеротримерных G-белков? 3. Как регулируется активность G-белка? 4. Роль βγ-димеров в функционировании G-белков. 5. Как осуществляется ассоциация тримерных G-белков с клеточной мембраной? 6. Как осуществляется ассоциация белка Ras с клеточной мембраной? 39 Глава 4 АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ МЕССЕНДЖЕРНАЯ СИСТЕМА 4.1. Эффекторные молекулы и вторичные мессенджеры Эффекторные молекулы — это компоненты сигнальных си- стем, которые участвуют в образовании внутриклеточных низко- молекулярных посредников — вторичных мессенджеров. В соот- ветствии с принципом каскадной индукции эффекторы способны значительно усиливать сигнал, поскольку их функционирование приводит к образованию значительного количества вторичных мессенджеров, которые передают информацию на дальнейшие компоненты сигнальных путей. Эффекторы могут быть фермен- тами, которые преимущественно располагаются на плазматиче- ской мембране, или ионными каналами. Активность эффекторов зависит от внешних сигналов и может модулироваться различ- ными способами. Они могут получать сигнал: • от рецепторов; • через белковые компоненты сигнальных систем; • первичного мессенджера (каналообразующие рецепторы); • вторичных мессенджеров (Зинченко и соавт., 2003). В содержание понятия «вторичный мессенджер» вкладыва- ется смысл «следующий по цепочке передачи сигнала», а не вто- ричность или меньшая значимость данного соединения. Для обо- значения сигнальных молекул повсеместно используют термин «мессенджер», а не «посредник», поскольку в цитоплазме в пере- дачу сигнала вовлечены как разнообразные белки, так и малые молекулы, причем функционально все они являются посредника- ми между рецептором и клеточным ответом. Однако между ними есть и принципиальное различие: белки образуют своеобразную 40 молекулярную машину, которая, с одной стороны, принима- ет внешний сигнал, а с другой — обладает ферментативной или иной активностью, модулируемой этим сигналом, в то время как малые молекулы действительно служат посыльными (мессендже- рами) между различными белками, полиферментными комплек- сами или даже клеточными структурами. Вторичные мессенджеры обладают несколькими важными свой ствами: 1) относительно небольшой по сравнению с биополимерами молекулярной массой, ведь мессенджер должен с высокой ско- ростью диффундировать в цитоплазме, а некоторые соединения легко проникают в соседние клетки (например монооксид азо- та, NO); 2) это коротко живущие соединения, которые обязаны бы- стро расщепляться (в случае Са 2+ — откачиваться). В противном случае сигнальная система останется во включенном состоянии и после того, как действие внешнего сигнала уже прекратилось. Подобные ошибки могут оказаться для клетки фатальными. На- пример, форболовые эфиры, которые представляют собой струк- турные аналоги ДАГ, способствуют развитию злокачественных опухолей. Они вовлекаются в работу некоторых сигнальных си- стем, регулирующих клеточное деление с помощью ДАГ как вто- ричного мессенджера. Однако имитируя действие ДАГ и обеспе- чивая передачу пролиферативного сигнала, форболовые эфиры вовремя не расщепляются — и сигнальная система оказывается в перманентно включенном состоянии, а значит, пролиферация клеток перестает быть контролируемой. Наиболее важными вторичными мессенджерами являются такие: циклический аденозинмонофосфат (цAМФ), циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ), ионы Ca 2+ , ИФ3, ДАГ и NO. Нет сомнений, что существует гораздо больше систем сигнальной трансдукции, чем описано в настоящее время. В конце ХХ века были описаны сигнальные функции церамида, фосфатидной кис- лоты, циклоаденозиндифосфат- рибозы (цАДФ-рибозы) и даже аденозинмонофосфата (АМФ). Сейчас интенсивно изучают свя- занные с ними сигнальные пути. |