 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Фосфоліпаза С
|
Читайте также: |
Численні екстраклітинні сигнальні молекули, включаючи різні гормони, нейромедіатори, фактори росту, імуноглобуліни, антигени та ін, при взаємодії зі своїми рецепторами викликають активацію фосфоліпази С (PLC). При взаємодії ліганду з рецептором сигнал, що активує PLC може передаватися спеціальним G-білком. Активована PLC каталізує розщеплення мембранних фосфоліпідів фосфатидилінозитол-4,5-дифосфату (PIP2) на інозитолтрифосфат (IP3) і диацилгліцерол (DAG). Диацилгліцерол зв'язується в мембрані і стимулює протеїнкіназу С, а в результаті зв'язування IP3 з Са2+-каналом, що ним активується (IP3 рецептором) відбувається вихід кальцію з ЕПР.
Усього відомо три класи PLC: PLCβ, PLCγ і PLCδ, які включають в себе близько 16 ферментів. Ізофермент який раніше позначався як PLCα, ймовірно представляє собою продукт протеолітичного розщеплення PLδ1. Перші два класи активуються при стимуляції рецепторів на плазматичній мембрані, тоді як спосіб активації PLCδ1 залишається неясним, і можливо вона регулюється рівнем цитозольного кальцію.
PLCδ (найменша з PLC) присутня в дріжджах, Dictiostelium discoideum і квіткових рослинах). PLCβ активується G-білками (αGq, βγGi і Go), PLCγ фосфорилюванням тирозинкіназою. Зв'язування рецептора фактора росту з лігандом призводить до димеризації рецептора і автофосфорилюванню залишків Tyr на цитоплазматичному домені рецептора, які створюють "посадочні" місця для PLC., і таким чином закріплюють фосфоліпазу поблизу її субстрату вбудованого в цитоплазматичну мембрану.
2.2. Фосфоліпаза А2
Фосфоліпаза А2 (PLA2) – велике суперсімейство з істотними відмінностями у регуляції. Фосфоліпази А2 є естеразами, які специфічно каталізують складноефірний зв'язок в положенні sn-2 (між жирною кислотою і диацілфосфогліцеридом), в результаті чого утворюється арахідонова кислота (АА) і відповідний лізофосфоліпід. Арахідонова кислота потім перетворюється в цілий ряд біологічно активних ейкозаноїдів, до числа яких входять простагландини, тромбоксани, лейкотрієни, епоксиди і гідроксіейкозатетраєнові кислоти. Лізофосфоліпіди володіють детергент-подібними властивостями і таким чином швидко реалізуються в мембрані. До теперішнього часу механізм G-білок-зв'язаної рецептор-опосередкованої активації виробництва АА розглядався як результат комбінованої дії двох ферментів. Як відомо, фосфоліпаза С виробляє диацилгліцерол, який згодом диацилюється дигліцеридліпазою, що призводить до вивільнення арахідонової кислоти. В даний час прийнято, що рецептор-стимулююче вивільнення арахідонової кислоти відбувається переважно через активацію фосфоліпази А2 і що фосфатидилхолін є первинним субстратом. Показано, що в передачі сигналу від рецептора до фосфоліпази А2 беруть участь G-білки.
PLA2 діляться на дві великі групи: внутрішньоклітинні - Са2-залежні (цитозольні, 85 кД) і секретуючі – Са2-залежні, низькомолекулярні (14 кД), які для каталізу використовують гістидин і аспартат. Позаклітинні розчинні фосфоліпази А2 знайдені в підшлунковій залозі ссавців. Нещодавно виділені і клоновані Са2-незалежні фосфоліпази (752 амінокислотних залишки). Іншим джерелом фосфоліпаз А є отрути змій і бджіл.
Механізми регуляції активності фосфоліпаз А. Залежність активності фосфоліпаз А від іонів Са2 і ПКС.
Фосфоліпази А є Са2-залежними ферментами – вони активуються при мілімолярній концентрації Са2. Активність фосфоліпаз А збільшується при дії агентів, що підвищують внутрішньоклітинну концентрацію вільного Са2. Показано, що іони Са2 відіграють істотну роль в активації фосфоліпаз А тромбоцитів людини та пацюків, ендотеліальних клітин. Фосфоліпази С і Д менш чутливі до Са2 ніж фосфоліпаза А. Останнім часом виявлені фосфоліпази А з більш високою молекулярною масою (97 кД з мембран війчатої облямівки шлунка, і 85 кД з цитозолю макрофагоподібних клітин мишей лінії RAW 264.7, мозку пацюка, тромбоцитів людини) активуються Са2 в низьких, субмікромолярних концентраціях.
Ці ферменти нечутливі до бромфенацилброміду, відомому блокатору фосфоліпаз А. Отримані дані про те, що Са2 ініціює в цілих клітинах транслокації і зв'язування з мембраною високомолекулярних фосфоліпаз. При активації рецепторів сполучених з фосфоліпазою С утворюється диацилгліцерол, який через активацію протеїнкінази С стимулює PLA2.
Залежність активності фосфоліпаз А від рН. Виявлено, що фосфоліпаза А активується при підвищенні рН всередині клітини. Таким чином, залужнення цитозолю, часто спостерігається при активації клітин, може додатково стимулювати цей фермент. При цьому оптимальні значення рН для функціонування ферменту вельми високі (7,8-9,5).
Арахідонова кислота
В останні роки отримані дані, що дозволяють розглядати арахідонову кислоту (AA) та її продукти в якості ще однієї системи вторинних посередників. У багатьох випадках показано, що AA і її похідні можуть взаємодіяти з іншими системами передачі інформації в клітині, модулюючи їх сигнали. Виявлено, що AA або її продукти можуть впливати на активність фосфоліпази С (PLC), аденілатциклази (AC), гуанілатциклази (ГЦ), протеїнкінази С (ПКС) і призводити до звільнення Са2 з внутрішньоклітинних депо. Розрізняють декілька механізмів звільнення AA з фосфоліпідів мембран, в яких бере участь PLA2:
1. Найбільш прямий механізм включає в себе безпосереднє звільнення AA з мембранних фосфоліпідів під дією PLA2. PLA2 каталізує гідроліз складноефірний зв'язку між AA і гліцерофосфоліпідів в положенні sn-2. Ці фосфоліпіди включають в себе фосфатидилхолін, фосфатидилетаноламін, фосфатидилсерин, фосфатидилінозитиди, фосфатидну кислоту і плазмалогени. У результаті гідролізу утворюються вільна AA і лізофосфоліпіди.
2. Диацилгліцерол може активувати протеїнкіназу С, яка в свою чергу стимулює PLA2, що каталізує звільнення AA з фосфоліпідів.
3. Утворення AA в результаті активації мембранних рецепторів (наприклад, рецепторів епідермального фактора росту), що приводить до стимуляції пов'язаної з ними тирозинкінази, яка в свою чергу безпосередньо активує PLA2.
4. Диацилгліцерол може фосфорилюватися диацилгліцеролкіназою з утворенням фосфатидної кислоти. AA звільняється з фосфатидної кислоти під дією фосфоліпази А2.
5. Спільна дія фосфоліпази А2 і лізофосфоліпази, що приводить до звільнення AA з мембранних фосфоліпідів.
2.3. Метаболізм арахідонової кислоти (AA)
Вільна AA легко окислюється з утворенням дуже широкого спектру біологічно активних сполук: Простагландинів, тромбоксанов, лейкотрієнів, різних гідроксикислот. Відомі три ензиматичних шляхи окислення AA за участю мембранно-зв'язаної циклооксигенази, цитоплазматичних ліпоксигеназ і епоксигеназ (цитохром-Р-450-подібних ферментів). Тип окислення AA визначається набором ферментів, який містить дана клітина.
Циклооксигеназний шлях окислення AA. Циклооксигеназа є гемсодержащім мембрано-пов'язаним ферментом з мовляв. масою 70 КД. Для окислення AA циклооксигенази необхідний молекулярний кисень. Метаболізм AA по ціклооксигеназному шляху починається з включення двох атомів кисню в молекулу AA і утворення нестабільних проміжних продуктів - ендоперекисей.
Включення перший атома кисню в молекулу AA призводить до утворення 11-гідропероксиейкозатетраєнової кислоти (11-ГПЕТЕК). Включення другого атома кисню призводить до утворення 15-гідропероксі-9,11-ендоперекісі з ціклопентановим кільцем - простагландин G2 (ПГ-G2). У результаті пероксидазного активності циклооксигенази ПГ-G2 може відновлюватися до другого нестабільного проміжної сполуки ендоперекису - простагландину Н2 (ПГ-Н2). ПГ-Н2 неензиматично розщеплюється з утворенням ПГ-Е2 і ПГ-Д2. ПГ-Н2 може перетворюватися на ПГ-F2α. Крім того, при дії простагландин-I2-синтази ендоперекиси можуть перетворюватися на ПГ-I2 або простациклін, а при дії тромбоксан-А2-синтази - в тромбоксан А2 (ТК-А2). ПГ-I2 і ТК-А2 є нестабільними, але мають важливі біологічні властивості.
Простагландини вивільняються з клітин переважно за допомогою відомого простагландинового транспортера. Час життя тромбоксану і простацикліну досить малий - від секунди до декількох хвилин, тому шлях від місця синтезу до мішені повинен бути досить коротким. В даний час відомо не менше 9 рецепторів для простагландинів. Чотири підтипи рецепторів (EP1 - EP4) пов'язують ПГ-Е2, два підтипи (DP1 і DP2) пов'язують ПГ-Д2, рецептор підтипу FP взаємодіє з простагландинів ПГ-F2α, IP-рецептор зв'язує простациклін ПГ-I2 і рецептор підтипу ТР тромбоксан ТК - А2.
Простагландинові рецептори належать до серпентинових рецепторів і локалізовані вони, головним чином, в плазматичною мембрані. Так звані релаксуючі рецептори IP, DP1, EP2 і EP4 здійснюють передачу сигналу через GS-білки і, відповідно, збільшення цАМФ. До рецепторів, активація яких викликає скорочення, відносяться EP1, FP і ТР. У цьому випадку сигналізація здійснюється через Gq-опосередковане збільшення внутрішньоклітинного кальцію. EP3 відносять до інгібуючим рецепторів, що здійснює передачу сигналу через білок Gi і зменшення синтезу цАМФ. І тільки рецептор DP2 відноситься до групи рецепторів-хемоатрактантів.
Широко використовуваними інгібіторами циклооксигенази є нестероїдні протизапальні агенти: індометацин, аспірин, анальгін, бутадіон, амідопірин, ібупрофен і кетопрофен. Встановлено, що аспірин вибірково ацелює залишок Сер-530 циклооксигенази, що блокує доступ AA до субстратзвязуючої ділянки ферменту.
Ліпоксігеназний шлях окислення AA. Ліпоксигенази представляють собою цитоплазматичні ферменти, що каталізують включення однієї молекули кисню в AA з утворенням гідропероксіпохідних – гідропероксіейкозатетраєнових кислот (ГПЕТЕК). Найбільше значення має метаболізм AA, пов'язаний з активністю 5-ліпоксигенази, що приводить до утворення біологічно активних лейкотрієнів. Ці ліпоксигенази мають NH2-термінальним доменом, який зв'язує два іона кальцію. Лейкотрієни є медіаторами алергічних і запальних процесів. Лейкоцити є одним з головних джерел лейкотрієнів. При окислювальному метаболізмі AA під дією ферменту 5-ліпоксигенази утворюється нестабільне з'єднання - лейкотрієни А4. Це проміжне з'єднання є субстратом для двох різних ферментів: лейкотрієни А4-гідролази і лейкотрієни С4-синтази, що дають LTB4 і LTС4. Далі під дією глутамін-трансферази LTС4 перетворюється на лейкотрієни LTD4. Потім лейкотрієни LTD4 під дією пептидази перетворюється на лейкотрієни LTE4.
Лейкотрієни можуть бути поділені на два класи залежно від їх хімічної структури і біологічної активності а) цистеїн-лейкотрієни (лейкотрієни С4, лейкотрієни D4 і лейкотрієни E4.) Містять різні амінокислотні залишки і б) лейкотрієни містять дигідрокислоту - лейкотрієни B4.
На відміну від циклооксигенази, яка присутня у конститутивний і індукований формах в більшості типів клітин, 5-ліпооксігеназа - менш поширений фермент. Лейкоцити є одним з головних джерел лейкотрієнів.
- Аденілатциклазна месенджерна система
Взаємодія більшості гідрофільних гормонів, ейкозаноїдів і нейромедіаторів з мембранними рецепторами приводить до активації внутрішньоклітинних месенджерних систем, таких як аденілатциклазна, гуанілатциклазна та інозитолфосфатна.
Найбільш вивченою є аденілатциклазна система передачі трансмембранного сигналу.
Аденілатциклазна система включає 5 мембранних білків: рецептор білка активатора (Rs), рецептор білка інгібітора (Ri), стимулюючий G-білок (Gs), інгібуючий G-білок (Gi), фермент-ефектор – аденілатциклазу (АЦ) і 2 цитозольних ферменти – цАМФ-залежну протеїнкіназу А (ПКА) і фосфодіестераза.
Rs і Ri являються глікопротеїнами, що містять різні вуглеводні фрагменти. Крім центра зв’язування гормона, рецептори мають інший важливий центр для взаємодії з G-білком.
G-білки здійснюють зв’язок між рецептором і АЦ. Вони являються олігомерами, що складаються із a, b і g-субодиниць. Показано, що b і g-субодиниці ідентичні, тоді як a-субодиниці, що являються продуктами різних генів, відповідають за виявлення G-білком стимулюючих чи інгібуючих властивостей. На сьогодні відомо біля 20 різних форм a-субодиниць, які згруповані в чотири класи, на основі подібності їх амінокислотної послідовності, та викликають різні фізіологічні ефекти.
Поиск по сайту: