Скачать презентацию КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМЫЕ ПУТИ РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ Скачать презентацию КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМЫЕ ПУТИ РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ

4 Са_5.ppt

  • Количество слайдов: 54

КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМЫЕ ПУТИ РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМЫЕ ПУТИ РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ

 • Сокращение мышц Роль ионов кальция в клетках • Выделение нейромедиаторов • Вторичный • Сокращение мышц Роль ионов кальция в клетках • Выделение нейромедиаторов • Вторичный посредник Расмуссен, 1970

Известно более 30 БАВ (гормоны, факторы роста, простагландины, цитокины), действие которых опосредовано ионами кальция. Известно более 30 БАВ (гормоны, факторы роста, простагландины, цитокины), действие которых опосредовано ионами кальция. 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 Е 1, Na-уретический пептид)

Роль ионов кальция как вторичного посредника • Низкая внутриклеточная концентрация ионов кальция ( 10 Роль ионов кальция как вторичного посредника • Низкая внутриклеточная концентрация ионов кальция ( 10 -7 М) • Возможность быстро повысить внутриклеточную концентрацию (до 0, 6 – 2 мк. М) ионов кальция

ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ И УДАЛЕНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ Рецепторзависимые каналы Потенциалозависимые каналы БАВ R Ионный обменник ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ И УДАЛЕНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ Рецепторзависимые каналы Потенциалозависимые каналы БАВ R Ионный обменник и насос K+ R Вторичные посредники: IP 3 s. r. ATP Ca 2+ Ca 2+ Na+ Ca 2+ ATP Na+ Кальцийсвязывающи е белки

МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА Са 2+-КАНАЛА L -ТИПА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СУБЪЕДИНИЦ КАНАЛА ДОМЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КАНАЛА МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА Са 2+-КАНАЛА L -ТИПА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СУБЪЕДИНИЦ КАНАЛА ДОМЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КАНАЛА

Характеристики Ca 2+как вторичного посредника 1. В ответ на действие БАВ активируются структуры, которые Характеристики Ca 2+как вторичного посредника 1. В ответ на действие БАВ активируются структуры, которые поставляют ионы кальция в клетку. 2. В ответ на БАВ увеличивается [Ca 2+]in. 3. Снижение активности Ca 2+-АТФазы приводит к усилению эффекта ионов Ca 2+. 4. Эффект БАВ воспроизводится с помощью Ca 2+ионофора. 5. Повышение [Ca 2+]in предшествует биологическому эффекту.

Кальций-связывающие белки I. Кальций-связывающие белки с ферментативной активностью II. Кальций-фосфолипид-связывающие белки III. Кальций-запасающие белки Кальций-связывающие белки I. Кальций-связывающие белки с ферментативной активностью II. Кальций-фосфолипид-связывающие белки III. Кальций-запасающие белки IV. Кальций-связывающие белки в составе ионных каналов и др. ион-транспортных систем V. Регуляторные кальций-связывающие белки, не проявляющие ферментативной активности

I. Кальций-связывающие белки с ферментативной активностью кальпаин Мультисубстратная протеаза кальцинейрин Протеинфосфатаза I. Кальций-связывающие белки с ферментативной активностью кальпаин Мультисубстратная протеаза кальцинейрин Протеинфосфатаза

КАЛЬПАИН Гетеродимер: большая каталитическая и малая регуляторная субъединицы. гидролизует белки цитоскелета, ядерные белки, мембранные КАЛЬПАИН Гетеродимер: большая каталитическая и малая регуляторная субъединицы. гидролизует белки цитоскелета, ядерные белки, мембранные рецепторы, многие ферменты, транспортные белки

КАЛЬЦИНЕЙРИН Гетеродимер, состоит из регуляторной и каталитической субъединиц, которые, в свою очередь, имеют несколько КАЛЬЦИНЕЙРИН Гетеродимер, состоит из регуляторной и каталитической субъединиц, которые, в свою очередь, имеют несколько доменов. Дефосфорилирует различные функционально важные фосфобелки по серину и треонину Широко представлена в мозге

II. Кальций-фосфолипид-связывающие белки АННЕКСИНЫ (известно более 10) Содержат 4 Са 2+-связывающих домена В ПРИСУТСТВИИ II. Кальций-фосфолипид-связывающие белки АННЕКСИНЫ (известно более 10) Содержат 4 Са 2+-связывающих домена В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ СВЯЗЫВАЮТ ФОСФОЛИПИДЫ МЕМБРАН, ТЕМ САМЫМ • УЧАСТВУЮТ В ПРОЦЕССАХ СЛИЯНИЯ И АГРЕГАЦИИ МЕМБРАН • ИНГИБИРУЮТ ФОСФОЛИПАЗУ А 2 • КОНТРОЛИРУЮТ ПРОЛИФЕРАЦИЮ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКУ КЛЕТОК

Во время апоптоза клетки высвобождают фосфатидилсерин на клеточной поверхности. Аннексин V, являющийся фосфолипид-связывающим протеином, 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 поперечнополосатых мышцах В КАЛЬРЕТИКУЛИН III. Кальций-запасающие белки СИСТЕМА ПАССИВНОГО ЗАБУФЕРИВАНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ (примеры) КАЛЬСЕКВЕСТРИН поперечнополосатых мышцах В КАЛЬРЕТИКУЛИН В СПР

КАЛЬСЕКВЕСТРИН КАЛЬСЕКВЕСТРИН

IV. Кальций-связывающие белки в составе ион-транспортных систем Са 2+зависимые калиевые каналы Са 2+зависимые хлорные 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 Са 2+

V. Регуляторные кальций-связывающие белки, не проявляющие ферментативной активности Центральное место среди этих белков занимает V. Регуляторные кальций-связывающие белки, не проявляющие ферментативной активности Центральное место среди этих белков занимает КАЛЬМОДУЛИН Впервые обнаружен Ченгом в мозге КРС в качестве Са 2+зависимого активатора фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов. Впоследствии обнаружен во всех эукариотических клетках.

Является “E – F hand”протеином. В структуре белка было обнаружено 6 -спиралей (A, B, 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. - ион Са 2+ Спирали E и F расположены как вытянутые указательный и большой пальцы

E-F hand белки разделяются на группы в зависимости от количества Сасвязывающих центров. 4 Са-связывающих E-F hand белки разделяются на группы в зависимости от количества Сасвязывающих центров. 4 Са-связывающих центра, кроме кальмодулина, имеют тропонин С (из скелетных мышц), легкие цепи миозина, кальцинейрин

Ион кальция Ион кальция

Связывающие Са 2+ участки содержат остатки кислых аминокислот и обогащены атомами кислорода. 6 – Связывающие Са 2+ участки содержат остатки кислых аминокислот и обогащены атомами кислорода. 6 – 8 атомов кислорода образуют ячейку, соответствующую размеру иону кальция (r 0, 099 нм)

Са 2+-кальмодулин-зависимые ферменты Киназа легких цепей миозина (в ГМК) Са-АТФаза Аденилатциклаза ФДЭ Са-Са. М-зависимая Са 2+-кальмодулин-зависимые ферменты Киназа легких цепей миозина (в ГМК) Са-АТФаза Аденилатциклаза ФДЭ Са-Са. М-зависимая протеинкиназа процессы Сокращение ГМК Клеточная пролиферация Диссоциация микротрубочек Высвобождение нейромедиаторов

КОМПЛЕКС КАЛЬЦИЙ-КАЛЬМОДУЛИН ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ ЧЕРЕЗ Са 2+-КАЛЬМОДУЛИНЗАВИСИМУЮ ПРОТЕИНКИНАЗУ КОМПЛЕКС КАЛЬЦИЙ-КАЛЬМОДУЛИН ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ ЧЕРЕЗ Са 2+-КАЛЬМОДУЛИНЗАВИСИМУЮ ПРОТЕИНКИНАЗУ

ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ

ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПЛЕКСА Са 2+ – КАЛЬМОДУЛИН С ФЕРМЕНТОММИШЕНЬЮ ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПЛЕКСА Са 2+ – КАЛЬМОДУЛИН С ФЕРМЕНТОММИШЕНЬЮ

АКТИВАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ – МИШЕНЕЙ ЧЕРЕЗ Са 2+-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМУЮ ПРОТЕИНКИНАЗУ АКТИВАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ – МИШЕНЕЙ ЧЕРЕЗ Са 2+-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМУЮ ПРОТЕИНКИНАЗУ

Са 2+ канал Са 2+-КАЛЬМОДУЛИНЗАВИСИМАЯ ПРОТЕИНКИНАЗА С а Са 2+ канал Са 2+-КАЛЬМОДУЛИНЗАВИСИМАЯ ПРОТЕИНКИНАЗА С а

СИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, ОПОСРЕДОВАННАЯ ИОНАМИ КАЛЬЦИЯ И ПРОДУКТАМИ ГИДРОЛИЗА МЕМБРАННЫХ ФОСФОИНОЗИТИДОВ СИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, ОПОСРЕДОВАННАЯ ИОНАМИ КАЛЬЦИЯ И ПРОДУКТАМИ ГИДРОЛИЗА МЕМБРАННЫХ ФОСФОИНОЗИТИДОВ

ВИДЫ ФОСФОЛИПАЗ PLА 1 – гидролиз эфирной связи в положении 1 (отщепляет SN-1 ацильную ВИДЫ ФОСФОЛИПАЗ PLА 1 – гидролиз эфирной связи в положении 1 (отщепляет SN-1 ацильную цепь). 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 PLА 2 – гидролиз эфирной связи в положении 2 (отщепляет SN-2 ацильную цепь, образование свободных жирных кислот)

ФОСФОЛИПАЗА С ГИДРОЛИЗУЕТ МИНОРНЫЕ ФОСФОЛИПИДЫ МЕМБРАН ФОСФОИНОЗИТИДЫ ФОСФОЛИПАЗА С ГИДРОЛИЗУЕТ МИНОРНЫЕ ФОСФОЛИПИДЫ МЕМБРАН ФОСФОИНОЗИТИДЫ

МЕТАБОЛИЗМ МЕМБРАННЫХ ФОСФОИНОЗИТИДОВ Фосфатидилинозитол(PI) PI-4 -фосфат (PIP) PI-4, 5 -бифосфат (PIP 2) МЕТАБОЛИЗМ МЕМБРАННЫХ ФОСФОИНОЗИТИДОВ Фосфатидилинозитол(PI) PI-4 -фосфат (PIP) PI-4, 5 -бифосфат (PIP 2)

ИЗОФОРМЫ ФОСФОЛИПАЗЫ С ИЗОФОРМЫ ФОСФОЛИПАЗЫ С

ФОСФОЛИПАЗА С: изоформы и ФОСФОЛИПАЗА С активируется через рецепторы, связанные с Gбелками (Gqбелок) ФОСФОЛИПАЗА ФОСФОЛИПАЗА С: изоформы и ФОСФОЛИПАЗА С активируется через рецепторы, связанные с Gбелками (Gqбелок) ФОСФОЛИПАЗА С активируется благодаря фосфорилированию ее тирозинкиназой.

ФОСФОЛИПАЗА С 1 -адренорецепторы, мускариновые рецепторы ФОСФОЛИПАЗА С 1 -адренорецепторы, мускариновые рецепторы

ФОСФОЛИПАЗА С Факторы роста ФОСФОЛИПАЗА С Факторы роста

PI-4, 5 бифосфат (PIP 2) PI-4, 5 бифосфат (PIP 2)

ПРОДУКТЫ ГИДРОЛИЗА ФОСФОИНОЗИТИДОВ: ВТОРИЧНЫЕ ПОСРЕДНИКИ Инозитолтрифосфат – гидрофильная молекула, которая диффундирует в цитозоль и ПРОДУКТЫ ГИДРОЛИЗА ФОСФОИНОЗИТИДОВ: ВТОРИЧНЫЕ ПОСРЕДНИКИ Инозитолтрифосфат – гидрофильная молекула, которая диффундирует в цитозоль и взаимодействует с рецепторами ретикулума Диацилглицерол – гидрофобная молекула, которая остается в мембране. Под действием фосфолипазы А 2 дает арахидоновую кислоту, которая является предшественником эйкозаноидов.

ПРОЦЕССЫ, В КОТОРЫХ УЧАСТВУЕТ ПРОТЕИНКИНАЗА С Секреция Сокращения ГМК Агрегация тромбоцитов Фосфорилирование рецепторов ПРОЦЕССЫ, В КОТОРЫХ УЧАСТВУЕТ ПРОТЕИНКИНАЗА С Секреция Сокращения ГМК Агрегация тромбоцитов Фосфорилирование рецепторов

Протеинкиназа С состоит R С 2 Zn 2+ Са 2+ АТФ из двух доменов Протеинкиназа С состоит R С 2 Zn 2+ Са 2+ АТФ из двух доменов – регуляторного (R) и каталитического (C) Каталитический домен: центр, связывающий АТФ и белоксубстрат. Белоксубстрат Неактивная протеинкиназа С – цитозольная, при активации становится мембранносвязанной ДАГ Регуляторный домен: мотив цинковые пальцы и участок с высоким сродством к Са 2+