КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМЫЕ ПУТИ РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ Роль ионов кальция
4_Sa_5.ppt
- Количество слайдов: 54
КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМЫЕ ПУТИ РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ
Роль ионов кальция в клетках Выделение нейромедиаторов Вторичный посредник Расмуссен, 1970 Сокращение мышц
Большинство агонистов вызывает повышение внутриклеточной концентрации ионов кальция (например, ангиотензин II, эндотелин I, тромбоксан, брадикинин, гистамин, серотонин и др.) Гораздо меньше агентов, приводящих к снижению внутриклеточной концентрации ионов кальция (например, простациклин, простагландин Е1, Na-уретический пептид) Известно более 30 БАВ (гормоны, факторы роста, простагландины, цитокины), действие которых опосредовано ионами кальция.
Роль ионов кальция как вторичного посредника Низкая внутриклеточная концентрация ионов кальция (10-7 М) Возможность быстро повысить внутриклеточную концентрацию (до 0,6 – 2 мкМ) ионов кальция
БАВ Вторичные посредники: IP3 R R Ca2+ Ca2+ Потенциалоза-висимые каналы Ионный обменник и насос ATP ATP Ca2+ Ca2+ Na+ Na+ K+ Ca2+ Ca2+ s.r. Кальций-связывающие белки ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ И УДАЛЕНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ Рецептор-зависимые каналы
МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА Са2+-КАНАЛА L-ТИПА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СУБЪЕДИНИЦ КАНАЛА ДОМЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КАНАЛА
Характеристики Ca2+как вторичного посредника В ответ на действие БАВ активируются структуры, которые поставляют ионы кальция в клетку. В ответ на БАВ увеличивается [Ca2+]in. Снижение активности Ca2+-АТФазы приводит к усилению эффекта ионов Ca2+. Эффект БАВ воспроизводится с помощью Ca2+-ионофора. Повышение [Ca2+]in предшествует биологическому эффекту.
Кальций-связывающие белки Кальций-связывающие белки с ферментативной активностью Кальций-фосфолипид-связывающие белки Кальций-запасающие белки Кальций-связывающие белки в составе ионных каналов и др. ион-транспортных систем Регуляторные кальций-связывающие белки, не проявляющие ферментативной активности
кальпаин кальцинейрин Мультисубстратная протеаза Протеинфосфатаза I.Кальций-связывающие белки с ферментативной активностью
КАЛЬПАИН Гетеродимер: большая каталитическая и малая регуляторная субъединицы. гидролизует белки цитоскелета, ядерные белки, мембранные рецепторы, многие ферменты, транспортные белки
КАЛЬЦИНЕЙРИН Дефосфорилирует различные функционально важные фосфобелки по серину и треонину Гетеродимер, состоит из регуляторной и каталитической субъединиц, которые, в свою очередь, имеют несколько доменов. Широко представлена в мозге
II.Кальций-фосфолипид-связывающие белки АННЕКСИНЫ (известно более 10) В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ СВЯЗЫВАЮТ ФОСФОЛИПИДЫ МЕМБРАН, ТЕМ САМЫМ УЧАСТВУЮТ В ПРОЦЕССАХ СЛИЯНИЯ И АГРЕГАЦИИ МЕМБРАН ИНГИБИРУЮТ ФОСФОЛИПАЗУ А2 КОНТРОЛИРУЮТ ПРОЛИФЕРАЦИЮ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКУ КЛЕТОК Содержат 4 Са2+-связывающих домена
Во время апоптоза клетки высвобождают фосфатидилсерин на клеточной поверхности. Аннексин V, являющийся фосфолипид-связывающим протеином, в присутствии ионов кальция селективно, с высокой аффинностью, связывает фосфатидилсерин. Он проявляет очень низкую аффинность к таким фракциям фосфолипидов, как фосфатидилэтаноламин, сфингомиелин и фосфатидилхолин. Такой профиль связывания позволяет использовать аннексин V в качестве высокоспецифичного агента для определения апоптических клеток.
III.Кальций-запасающие белки СИСТЕМА ПАССИВНОГО ЗАБУФЕРИВАНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ (примеры) КАЛЬСЕКВЕСТРИН В поперечно-полосатых мышцах КАЛЬРЕТИКУЛИН В СПР
КАЛЬСЕКВЕСТРИН
IV.Кальций-связывающие белки в составе ион-транспортных систем Са 2+зависимые калиевые каналы Са 2+зависимые хлорные каналы Na+/Ca 2+ обменник Са 2+ -АТФаза
V. Регуляторные кальций-связывающие белки, не проявляющие ферментативной активности Впервые обнаружен Ченгом в мозге КРС в качестве Са2+-зависимого активатора фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов. Впоследствии обнаружен во всех эукариотических клетках. Центральное место среди этих белков занимает КАЛЬМОДУЛИН
Является “E – F hand”-протеином. В структуре белка было обнаружено 6 -спиралей (A,B,C,D,E,F). В петлях полипептидной цепи между участками C и D, E и F находятся функциональные группы с высоким сродством к кальцию. Спирали E и F расположены как вытянутые указательный и большой пальцы
E-F hand белки разделяются на группы в зависимости от количества Са-связывающих центров. 4 Са-связывающих центра, кроме кальмодулина, имеют тропонин С (из скелетных мышц), легкие цепи миозина, кальцинейрин
Ион кальция
Связывающие Са2+ участки содержат остатки кислых аминокислот и обогащены атомами кислорода. 6 – 8 атомов кислорода образуют ячейку, соответствующую размеру иону кальция (r0,099нм)
Са2+-кальмодулин-зависимые Са-АТФаза ФДЭ Диссоциация микротрубочек Сокращение ГМК Са-СаМ-зависимая протеинкиназа Киназа легких цепей миозина (в ГМК) Аденилатциклаза Клеточная пролиферация ферменты процессы Высвобождение нейромедиаторов
КОМПЛЕКС КАЛЬЦИЙ-КАЛЬМОДУЛИН ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ ЧЕРЕЗ Са2+-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМУЮ ПРОТЕИНКИНАЗУ
ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ
ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПЛЕКСА Са2+ – КАЛЬМОДУЛИН С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ
АКТИВАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ – МИШЕНЕЙ ЧЕРЕЗ Са2+-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМУЮ ПРОТЕИНКИНАЗУ
Са2+ канал Са2+-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМАЯ ПРОТЕИНКИНАЗА
СИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, ОПОСРЕДОВАННАЯ ИОНАМИ КАЛЬЦИЯ И ПРОДУКТАМИ ГИДРОЛИЗА МЕМБРАННЫХ ФОСФОИНОЗИТИДОВ
PLА1 – гидролиз эфирной связи в положении 1 (отщепляет SN-1 ацильную цепь). PLА2 – гидролиз эфирной связи в положении 2 (отщепляет SN-2 ацильную цепь, образование свободных жирных кислот) PLС – гидролиз эфирной связи в положении 3 (гидролизует связь между глицериновым остатком фосфолипида и полярной фосфатной группой) PLD - гидролизует связь между фосфатной группой и спиртовой группой ВИДЫ ФОСФОЛИПАЗ
ФОСФОЛИПАЗА С ГИДРОЛИЗУЕТ МИНОРНЫЕ ФОСФОЛИПИДЫ МЕМБРАН - ФОСФОИНОЗИТИДЫ
МЕТАБОЛИЗМ МЕМБРАННЫХ ФОСФОИНОЗИТИДОВ Фосфатидилинозитол(PI) PI-4-фосфат (PIP) PI-4,5-бифосфат (PIP2)
ИЗОФОРМЫ ФОСФОЛИПАЗЫ С
ФОСФОЛИПАЗА С: изоформы и ФОСФОЛИПАЗА С активируется через рецепторы, связанные с G-белками (Gqбелок) ФОСФОЛИПАЗА С активируется благодаря фосфорилированию ее тирозинкиназой.
1-адренорецепторы, мускариновые рецепторы ФОСФОЛИПАЗА С
Факторы роста ФОСФОЛИПАЗА С
PI-4,5-бифосфат (PIP2)
ПРОДУКТЫ ГИДРОЛИЗА ФОСФОИНОЗИТИДОВ: ВТОРИЧНЫЕ ПОСРЕДНИКИ Диацилглицерол – гидрофобная молекула, которая остается в мембране. Под действием фосфолипазы А2 дает арахидоновую кислоту, которая является предшественником эйкозаноидов. Инозитолтрифосфат – гидрофильная молекула, которая диффундирует в цитозоль и взаимодействует с рецепторами ретикулума
ПРОЦЕССЫ, В КОТОРЫХ УЧАСТВУЕТ ПРОТЕИНКИНАЗА С Секреция Сокращения ГМК Агрегация тромбоцитов Фосфорилирование рецепторов
R С 2Zn2+ Протеинкиназа С состоит из двух доменов – регуляторного (R) и каталитического (C) Регуляторный домен: мотив цинковые пальцы и участок с высоким сродством к Са2+ ДАГ Са2+ Каталитический домен: центр, связывающий АТФ и белок-субстрат. АТФ Белок-субстрат Неактивная протеинкиназа С – цитозольная, при активации становится мембранносвязанной
УДАЧИ НА ЭКЗАМЕНАХ БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ