Аденілатциклази

Тема. Ефекторні молекули та основні сигнальні системи клітини

У системі сигналізації ефекторними називають молекули, які запускають утворення внутрішньоклітинних посередників. Рецептори пов'язані з G-білком передають сигнал на такі ефекторні молекули, як аденілатциклази (AC) гуанілатциклази (ГЦ), фосфоліпаза С (PLC), фосфоліпаза А₂ (PLA2), cGMP-специфічна фосфодіестерази фоторецепторів, і кілька типів іонних каналів.

Існують два основних механізми, за допомогою яких рецептори клітинної поверхні, пов'язані з G-білками, запускають утворення внутрішньоклітинних посередників. В обох варіантах зв'язування позаклітинного ліганду змінює конформацію цитоплазматичного домену рецептора, ця зміна передається на G-білок і активує його. Потім активований G-білок взаємодіє з певними ферментами плазматичної мембрани. У деяких випадках G-білок взаємодіє не з ферментом, а з іонним каналом для іонів К або Са. У випадку взаємодії G-білок з аденілатциклазою, гуанілатциклазою або фосфоліпазою С розрізняють такі основні механізми передачі сигналів в клітину: аденілатциклазна, гуанілатциклазна та інозитолфосфатна сигнальні системи (месенджерні системи). У цАМФ-шляху Gs-білок активує фермент аденілатциклазу, яка синтезує цАМФ. У інозитолфосфатному шляху активується PLC, яка гідролізує фосфатидилінозитолифосфат (PIP₂) з утворенням розчинного посередника IP₃, який звільняє іони Са²⁺ з ЕПР.

Аденілатциклази

Гормонрегульовані аденілатциклази є інтегральними білками плазматичної мембрани. Існують і розчинні форми ферменту, до яких відносять AC бактерій і AC сперми ссавців AC – це глікопротеїни з мол.массой від 110 до 180 кД і числом амінокислотних залишків від 1064 до 1248. Поліпептидний ланцюг містить 12 гідрофобних трансмембранних доменів (6х2, по 20-22 амінокислотних залишки), що утворюють структури схожі на канал, але не проявляють якої-небудь канальної активності. Гідрофобні домени об'єднані в дві групи (по 6 в кожній).

Між цими групами з боку цитоплазми вставлений фрагмент поліпептидного ланцюга (43 кД). З зовнішньої сторони ці ділянки невеликі і містять місця для N-глікозилювання. N і С кінці розташовані з цитоплазматичного боку. Великий домен (38 кД) розташований з боку С-кінця. АТР-зв'язуючу ділянку виявлено методом моделювання та аналізу мутацій в області Р-сайту. Показано, що Lys-923 і Asp-1000 з С₂-домену взаємодіють з N1 і N6 аденінового кільця АТР, а Gln-417 з С1-домену бере участь в орієнтації Lys-923. Mg²⁺-зв'язуюча ділянка містить два залишку Asp.

Активаторами AC є α-субодиниця Gs-білка і цАМФ. Активація AC відбувається внаслідок утворення комплексу з α-субодиницею Gs-білка. β-адренергічні рецептори активують AC, а α2-адренергічні рецептори інгібують її. β-рецептори діють через стимулюючий Gs-білок, а α2-рецептори – через інгібуючий Gi - білок, який містить той же βγ-комплекс, що й Gs-білок, але іншу α-субодиницю (Giα). Будучи активований, α2-адренергічні рецептор взаємодіє з Gi - білком, приводячи до заміни GDP на GTP в ділянці зв'язування гуанінових нуклеотидів на α-субодиниці. При цьому, як вважають, α-субодиниця відділяється від βγ і обидві ці субодиниці беруть участь у пригніченні AC: Giα безпосередньо пригнічує активність AC, тоді як βγ пов'язують вільні Giα і, як наслідок, припиняється активуючий вплив на AC.

Холерний токсин підвищує рівень цАМФ. В результаті дії цього токсину відбувається ADP-рибозилювання (перенесення АДР) Gαs-субодиниці, що призводить до пригнічення її GTP-азної активності. У випадку ж коклюшного токсину (продукту бактерій, що викликають коклюш) відбувається також ADP-рибозилювання α-субодиниць Gi і Go, але не Gq. Однак у цьому випадку модифікація Gi-білка перешкоджає його взаємодії з рецепторами, тому при активації рецептора AC не інгібується.

В даний час клоновано 9 ізоформ AC. Активність AC регулюються не тільки α-субодиницями G-білків, але й іншими сигналами. Вони можуть підсилювати або пригнічувати один одного. В деяких випадках, активація АС типів ІІ, ІV i VII субодиницями αs і βγ відбувається з високим ступенем синергічно так, що помітна активація відбувається лише тоді, коли два рецептора різного класу активовані одночасно. З іншого боку, їх фосфорилювання PKC приводить до тривалого збереження стану готовності ферменту до стимуляції Gαs. Інші ізоформи, V і VI типу інгібуються фосфорилюванням РКА. Вони також інгібуються Ca²⁺ і рецепторами, сполученими з G білками. Ціклази типу I, III і VIII активуються комплексом Ca²⁺ -КМ та інгібуються βγ-субодиницями. Активатор AC форсколін діє синергічно з Gαs. (Деякі ефекти форсколіну пов'язані з його дією на ферменти, що мають схожу структуру, такі як транспортер глюкози та потенціал-залежний К⁺-канал.

Поиск по сайту: