Характеристика мембранного типа рецепции гормонов. Фосфоинозитидный путь

10 Августа в 12:08 1805 0


Данный путь исходно связан с активацией узлового мембранного фермента фосфолипазы С (ФЛС), или фосфолипидной фосфодиэстеразы. Этот фермент расщепляет минорные фосфолипиды мембран трифосфоинозитиды (фосфатидилинозитолы) до диацилглицерина  (ДАГ)  и  1 ,4,5-трифосфоинозитола  (ФЗИ) — рис. 64.

Фосфоинозитидный путь действия гормонов
Рис 64. Фосфоинозитидный путь действия гормонов:
ФЛ А2 — фосфолипаза А2, ПГ — простагландины, ТК — тромбоксаны, ЛТ — леикотрисны, ПКС — протеинкиназа С. Остальные сокращения в тексте

Указанные 2 микромолекулярных продукта реакции и являются ключевыми внутриклеточными посредниками данного трансмембранного пути (Берридж, 1981, 1984). Как и в двух предыдущих случаях, разные гормон-рецепторные комплексы замыкаются на едином ферменте — ФЛС. Рецепторы, сопряженные с фосфоинозитидным путем, как и в предыдущих случаях, не обладают собственной активностью ферментов или ионных каналов.

К гормонам и другим сигнальным соединениям, действующим преимущественно по данному пути, относятся: вазопрессин (вазопрессорный и гликогенолитический, или v1 -эффекты), окситоцин, ангиотензин II, холецистокинин, ВИП, ТРФ, брадикинин, норадреналин (через al-адренорецепторы) и некоторые другие. Как и в предыдущих случаях, гормон-рецепторные комплексы взаимодействуют с ферментом не прямо, а через посредство разных G-белков типа Gj. Последние, однако, для ФЛС — стимуляторы, а не ингибиторы в отличие от их действия на Ац. Таким образом, ФЛС- и Ац-пути в определенном смысле антагонистичны.

При активации ФЛС в мембране образуются, как уже отмечалось, ДАГ и Ф3И, дающие начало двум отдельным, но взаимосвязанным путям инициации гормональных эффектов внутри клетки (см. рис. 64). Главным пунктом действия ДАГ является фермент протеинкиназа С (ПКС). Эта киназа фосфорилирует ограниченное количество белков, в частности, так или иначе стимулирующих пролиферацию клеток. К фосфорилируемым белкам с помощью ПКС относятся белки цитоскелета и ядерного хроматина.

Этот фермент может быть прямо активирован в эксперименте форболовыми диэфирами, например форбол-12-миристат-13-ацетатом. Такого рода форболовые эфиры, действуя через данную киназу, способствуют канцерогенезу клеток (промоторы канцерогенеза). Вероятно, длительная гормональная стимуляция ПКС также может способствовать опухолевому росту. Активация данного фермента стимулирует в физиологических условиях секреторные процессы в некоторых железах.

Важно отметить, что ПКС активируется не только ДАТ, но Са2+, уровень которого во многих типах клеток зависим от второго посредника — Ф3И.

Исходный пункт действия Ф3И — механизмы мобилизации Са2+ из клеточных депо и прежде всего из цистерн эндоплазматического ретикулума. Кроме того, предполагают, что 1, 4, 5-ИФз может превращаться в 1,3,4,5-ИФ4 — клеточный фактор, открывающий в плазматической мембране «медленные», неэлектрогенные кальциевые каналы (см. ниже), и тем самым способствовать вхождению Са в клетку из внеклеточного пространства (Фишер, 1988).

Триггерным механизмом большинства эффектов Са2+ в клетке является его взаимодействие с Са2+-связывающим белком кальмодулином (СаМ). Этот полифункциональный белок выполняет роль почти универсального посредника зфчЬектов Са2+, как соответствующие протеинкиназы — зфцЬектов цАМФ и цГМФ (Дэдмэн и др., 1978; Вальш и др., 1980). Функциональная универсальность и повсеместность локализации отличают СаМ от других Са-связывающих белков — тропонина С, парвальбумина, кишечного транспортного белка, калытаина, кальпастатина и др., выполняющих специализированные функции. СаМ — гидрофильный кислый белок (р14) с М.м. примерно 16,5 кД.



Его мономерная молекула состоит из 148 аминокислотных остатков, среди которых выявлен необычный остаток триметиллизина, играющий важную роль в функционировании белка. Молекула СаМ имеет 4 связывающих места для Са2+ : 3 места связывают катион с Ка порядка 5 • 10 л/моль, 1 — с Ка порядка 105 л/моль. Ионы Mg2+ также связываются СаМ, однако Ка по трем сайтам на 3 порядка ниже, чем для Са2+, но по одному сайту — с близким сродством.

Поскольку концентрация Mg в клетке устойчиво составляет 10 моль/л, а Са в нестимулированной гормоном клетке 10-8—10-7 моль/л, вполне вероятно, что в клетке, не стимулированной гормоном, белок находится в неактивной тетрамагниевой форме. При нарастании концентрации Са2+ после стимуляции гормоном до 10 моль/л, СаМ кооперативно связывает Са по трем сайтам, активируется и имеет структуру Са2+3Mg СаМ. Активный СаМ связывается с несколькими группами функциональных белков-«акцептрров».

Одна группа белков непосредственно вызывает ряд Са-зависимых эффектов. К таким белкам относятся Са2+ зависимая Ац и отчасти цитозольная Са -зависимая Гц; фосфодиэстераза циклических нуклеотидов в разных тканях; тропонин С в скелетных и сердечной мышцах. Эти прямые эффекты СаМ модулируют Ац- и Гц-пути действия гормонов, регулируют сокращение скелетных и сердечной мышц. В целом ряде типов клеток цАМФ-зависимый путь антагонистичен Са2+-пути за счет сильной стимуляции фосфодиэстеразы СаМ (Ткачук и др., 1989, 1990).

Другая группа эффектов активного СаМ опосредуется Са-зависимыми ПК. Одна из них уже упоминалась — ПКС. Другие киназы фосфорилируют легкие цепи миозина в гладких мышцах и инициируют гладкомышечное сокращение; белок саркоплазматического ретикулума (фосфоламбан) — прямой стимулятор Са2+-насоса; А-белок сарколеммы, возможно, участвующий в транспорте Са2+ в миоцитах; особую форму киназы фосфорилазы b, стимулирующую гликогенолиз, зависимую от Са2+, но не от цАМФ; киназу липомодулина — белка мембран, регулирующего активность фосфолипаз; ферменты, обусловливающие синтез арахидоновой кислоты и как следствие простагландинов и лейкотриенов.

Таким образом, СаМ опосредует в конечном итоге множество быстрых гормонзависимых процессов в клетке. Терминация его эффектов обеспечивается прямым взаимодействием СаМ с Са - связывающими белками типа кальцинейрина, инактивирующими СаМ.

Обнаружено, что психотропные фенотиозинпроизводные препараты (например, аминазин) избирательно связываясь с активным СаМ, ингибируют его способность взаимодействовать с акцепторами.

Путь, включающий кальциевые неэлектрогенные каналы. Как уже отмечалось в предыдущем разделе, эти каналы могут открываться под воздействием ИФ4, образующегося в мембране в процессе реализации фосфоинозитцдного пути. Однако вероятнее всего, гормон-рецепторные комплексы прямо или через G-белки способны и изначально действовать на «медленные» кальциевые каналы (Расмусен, 1970; Ткачук и др., 1990). Структура каналов и механизмы их взаимодействия с комплексами гормон—рецептор пока не охарактеризованы.

Известно, что La3+ и особенно препарат верапамил — конкурентные антагонисты Са2+ , а Ва2+ — агонист. С помощью La3+ и верапамила можно «запирать» Са2+-каналы. Не исключено, что некоторые гормоны, действующие по фосфоинозитидному пути, способны первично включать названные каналы. По крайней мере это показано для ангиотензина II. Видимо, данный путь накопления Са   в клетке — более медленный, чем фосфоинозитидный.

После повышения концентрации Са в клетке за счет открытия каналов механизмы реализации данного пути тождественны эффектам Ф3И.

В.Б. Розен
Похожие статьи
показать еще
 
Эндокринная хирургия