Механизмы внутриклеточной сигнализации Ассистент кафедры В Ю Дружинин

Механизмы внутриклеточной сигнализации Ассистент кафедры В. Ю. Дружинин

Принципы v 4 базовых принципа гуморальной передачи сигнала: v 1) Рецепторы, сопряженные с G-белками (Gprotein coupled receptors) v 2) Рецепторы, обладающие ферментативной активностью; v 3) Рецепторы, связанные с ионными каналами; v 4) Ядерные рецепторы.

Nobel Prize 2012 in Chemistry for studies of G-protein-coupled receptors Robert J. Lefkowitz (Университет Дьюка) Brian K. Kobilka (Стэнфордский университет)

GPCR

Nobel Prize 1994 in Physiology or Medicine "for their discovery of G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells" Alfred G. Gilman Martin Rodbell

G-белки v ГТФ-связывающие белки, гуаниннуклеотидсвязывающие белки (G-белки). v Виды G-белков: v Gs-белок – стимулирует аденилатциклазу; v Gi-белок – ингибирует аденилатциклазу; v Go-белок - распространён в нервной системе; v Gq-белок – активирует фосфолипазу С; v Три сенсорных белка: v Gt (трансдуцин); v Golf (в обонятельном эпителии); v Ggust (гастдуцин – вовлечён в процесс восприятия горького вкуса).

Строение G-белка v Гетеротримерные G-белки состоят из трёх субъединиц (СЕ): α, β, γ. v Функция и специфичность G-белка обычно определяется α-СЕ. v Как правило, β и γ-СЕ прочно связаны между собой.

Регуляторный цикл G-белка: v 1) Рецептор, активированный лигандом, v катализирует освобождение ГДФ, связанного с α-СЕ G-белка и связывание ГТФ → активация G-белка; v 2) Диссоциация G-белка на α-ГТФ и βγ-димер; v 3) Активация или торможение различных белков-мишеней в клетке α-ГТФ (чаще) или βγ -димером (через вторичные посредники); v 4) Гидролиз α-ГТФ до α-ГДФ → деактивация. v 5) α-ГДФ + βγ-димер = неактивный G-белок.

Основные пары «рецептор-G-белок» Gs β-адренорецептор; D 1, 5 -рецептор (дофамин); Н 2 рецептор (гистамин); 5 НТ 4, 6, 7 -рецептор (серотонин); рецептор глюкагона; V 2 -рецептор (вазопрессин); рецептор кальцитонина. Gi/Go α 2 -адренорецептор; М 2, 4 -рецептор (ацетилхолин), D 2 -4 рецептор (дофамин); 5 НТ 1 -рецептор (серотонин); δ, μ, κ -рецепторы опиатов; рецепторы соматостатина; GABAb-рецепторы ГАМК; Gq α 1 -адренорецептор; М 1, 3, 5 -рецептор (ацетилхолин), H 1 рецептор (гистамин); 5 НТ 2 -рецептор (серотонин); V 1 рецептор (вазопрессин); В 1, 2 -рецептор (брадикинин); ЕТ 1, 2 -рецептор (эндотелин); ССК 2 -рецептор (холецистокинин).

Аденилатциклаза v Фермент, который катализирует синтез ц. АМФ из АТФ. v Интегральный мембранный белок из 10801248 АК. v Активация АДЦ осуществляется при прямом взаимодействии АДЦ с αs-СЕ Gsбелка. v Ингибирование АДЦ – при прямом контакте с αi-СЕ Gi-белка.

Виды аденилатциклаз v. Са-стимулированные АДЦ 1, 3, 8 v. Gβγ-стимулированные АДЦ 2, 4, 7 v. Giα/Ca-ингибированные АДЦ 5, 6 v. Форсколин-нечувствительная АДЦ 9

ц. АМФ-зависимая протеинкиназа (А) v Состоит из 2 -х регуляторных и 2 -х каталитических СЕ. v Регуляторные СЕ подавляют ферментативную активность комплекса. v Для активации необходимо отделение регуляторных СЕ от комплекса.

Мишени для протеинкиназы А В сердце: 1) L-тип Ca-каналов, 2) Рианодиновый рецептор (Ry. R), 3) Тропонин I, 4) миозин-связывающий белок C, 5) фосфоламбан.

Протеинкиназа А находится вблизи своих мишеней благодаря заякоривающим белкам (AKAP – A-kinase anchored protein)

Роль ПК А в клетках собирательных трубок

Гуанилатциклаза

Гуанилатциклаза v Фермент, превращающий ГТФ в ц. ГМФ был открыт как вторичный посредник вскоре после открытия ц. АМФ (1963). v ц. ГМФ играют большую роль в расслаблении гладкой мускулатуры, гомеостазе электролитов и кишечного сока, а также в фототрансдукции (зрение). v Существует 7 различных форм мембранной ГЦ и растворимая форма ГЦ.

Мишени для ц. ГМФ 1) протеинкиназа G (ПК G), 2) фосфодиэстераза, гидролизующая ц. АМФ (ФДЭ); 3) каналы, открываемые циклическими нуклеотидами.

Роль ПК G v Активация ПК G 1 → ↓ Ca в ГМК (активация Са-АТФазы в плазмалемме и СПР); v Активация ПК G 1 → подавление повышения Са в тромбоцитах (ингибирование ФЛ С); v В нейтрофилах ПК G участвует в процессах дегрануляции.

Ингибирование ФДЭ v ц. ГМФ может ингибировать ФДЭ в энтероцитах, что приводит к ↑ ц. АМФ и активации ПК А, особенно при стимуляции ГЦ токсинами кишечных бактерий. v ПК А и ПК G фосфорилируют хлоридный канал в щёточной кайме энтероцита (CFTR), приводя к увеличению проводимости для хлора и секреторной диарее.

Роль ц. ГМФ в органах чувств v Каналы, открываемые циклическими нуклеотидами, в фоторецепторных клетках, связываясь с ц. ГМФ, открываясь, обеспечивают вход Na и Са в клетку.

Спасибо за внимание