Учебное пособие Красноярск сфу 2019 (07) ббк
жүктеу/скачать 7,51 Mb. Pdf көрінісі
|
Покровский Титова 2019 Уч Клеточная сигнализация
| 3.1. Гетеротримерные G-белки
3.1.1. Строение, механизм действия G-белки состоят из трех различных субъединиц. Наиболь- шая по размеру α-субъединица (40–50 кДа) непрочно связана с βγ-димером. Субъединицы β и γ имеют меньшие молекулярные массы — 35 кДа и 8 кДа соответственно. При различных функци- ональных состояниях молекулы G-белка βγ-димер всегда нахо- дится в ассоциированном виде (Камкин, 2004; Крутецкая, 2003). Субъединицы α и γ имеют посттрансляционные модификации в виде жирнокислотных или изопреноидных групп (миристои- лирование и изопренилирование). За счет этих липидных ком- понентов α-субъединица и βγ-димер независимо друг от друга удерживаются на внутриклеточной стороне плазмалеммы и мо- гут диффундировать вдоль мембраны (рис. 13). Рис. 13. Строение гетеротримерного G-белка 34 Все G-белки прочно связаны с плазматической мембраной, за исключением трансдуцина (Gt), который вовлечен в процесс передачи сигнала в фоторецепторных клетках и может переме- щаться в цитоплазму. Взаимодействие G-белка с рецептором осуществляется через α-субъединицу. При отсутствии внешне- го сигнала G-белок находится в тримерном неактивном состо- янии, причем в гуаниннуклеотид- связывающем сайте α-субъ- единицы располагается ГДФ. В результате присоединения экс- траклеточного сигнала изменяется конформация рецепторного белка, что приводит к изменению состояния G-белка: α-субъе- диница теряет сродство к ГДФ, место которого занимает ГТФ. В большинстве случаев (но не всегда) активированный G-белок диссоциирует на α-субъединицу и βγ-димер. Если α-субъеди- ница связана с ГТФ, то G-белок находится в активном состоя- нии, но состояние это сравнительно недолговременное, так как α-субъединица гидролизует ГТФ и G-белок принимает исход- ную конформацию. Если рецептор продолжает воспринимать внешний сигнал, то G-белки активируются снова. На рис. 14 представлен цикл функционирования G-белка, где: 1) исходная Рис. 14. Цикл функционирования G-белка 35 конформация — G-белок находится в тримерном неактивном состоянии. В гуаниннуклеотид- связывающем сайте α-субъеди- ницы располагается ГДФ; 2) связывание лиганда с рецептором; 3) изменение структуры G-белка: α-субъединица теряет срод- ство к ГДФ и приобретает сродство к ГТФ; 4) α- субъединица связывает ГТФ, освобождаясь от ГДФ; 5) после связывания с ГТФ α-субъединица освобождается от комплекса с βγ-диме- ром и диффундирует по внутренней поверхности цитоплазма- тической мембраны к эффекторной молекуле; 6) α- субъединица гидролизует ГТФ до ГДФ и пирофосфата. ГТФазная активность α-субъединицы зависит от ряда факторов. 1. Активность усиливается при взаимодействии α-субъедини- цы с эффекторными молекулами, например с аденилатциклазой. 2. Существует большое количество регуляторных белков, способных модулировать ГТФазную активность α-субъедини- цы. Эти белки относятся к семейству RGS (regulators of G-protein signaling). С эффекторами могут взаимодействовать как α-субъединица или βγ-димер, так и целый тример, связанный с ГТФ. Эффектор- ные молекулы, активируемые G-белком, также имеют мембран- ную локализацию либо привлекаются к мембране в процессе активации. Взаимодействие G-белков с эффекторами приводит к изменению конформации и свой ств последних. Конечный эф- фект такого взаимодействия — или активирование (Gs-белок), или ингибирование (Gi-белок) эффекторного белка. βγ-димеры могут не только опосредовать эффект активации метаботропных рецепторов, напрямую влияя на фосфолипа- зу А 2 , ацетилхолин- зависимые К + -каналы в сердце, Са 2+ -каналы, и на некоторые изоформы фосфолипазы С, но и выполняют дру- гие функции (Крутецкая и соавт., 2003; Комов, Шведова, 2004). Они обеспечивают локализацию, связывание и деактивацию α-субъединиц, стабилизируют их инактивированное состояние путем понижения уровня диссоциации ГДФ от α-субъединицы, регулируют сродство рецепторов к активирующим их лигандам. βγ- димеры способны активировать специфические протеинкина- зы семейства GRK, реализуя тем самым механизм отрицательной обратной связи (Зинченко и соавт., 2003). Продолжительность эф- фекта определяется ГТФазной активностью α-субъединицы, и по- сле гидролиза ГТФ до ГДФ действие субъединиц прекращается, и происходит реассоциация их в исходное тримерное состояние. 36 3.1.2. Классификация Гетеротримерные G-белки подразделяют на четыре класса на основании гомологии первичных последовательностей α-субъ- единиц: Gs, Gi/o, Gq/11и G12/13 (Moreira, 2014). Класс Gs включает две изоформы (Gs и Golf), которые передают сигнал посредством образования вторичных мессенджеров, например цАМФ, а также тирозинкиназы Src и протеинкиназы А (Neves et al., 2002). Gi/o — самая большая подгруппа, состоящая из восьми членов, включая Gi1, Gi2, Gi3, GoA, GoB, Gz и Gt, которые ингибируют активность аденилатциклазы, что приводит к снижению внутриклеточного уровня цАМФ (Neer, 1995). Класс Gq/11 включает пять изоформ: Gq, G11, G14, G15, G16. Наиболее важным эффектором для сигна- лизации Gq является фосфолипаза Сβ. Одним из последних был выделен класс G12, состоящий из двух α-субъединиц (G 12 и G 13 ), ко- торые оказывают влияние на несколько сигнальных путей, в том числе на связывание G-белков с мономерными ГТФазами, митоген- активируемыми протеинкиназами (MAPK) и нерецепторными ти- розинкиназами (Juneyaи et al., 2009; Siehler, 2009). Экспрессируют- ся практически во всех тканях организма. Активация этих белков влияет на такие клеточные процессы, как рост и пролиферация, дифференцировка, перегруппировка цитоскелета, клеточная ад- гезия, миграция и инвазия (Kurose, 2003; Kelly et al., 2007). Мно- гие эффекты передачи сигналов G 12/13 опосредуются мономерной ГТФазой Rho, которая активируется через Rho-специфические об- менные белки GEF (RhoGEFs). Более подробная информация по не- которым изоформам и выполняемым ими функциям представлена в табл. 1 (Moreira, 2014; Duc et al., 2017). жүктеу/скачать 7,51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|