 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
структура и функция G-белков
|
вХРЮИРЕ РЮЙФЕ: |
G-белки, названные так по их способности связываться с гуаниновыми нуклеотидами, являются тримерами, состоящими из трех субъединиц: a, β и g (рис. 10.3) 7). Существует большое количество разновидностей каждой из субъединиц (20 a, 6 b, 12 g). что создает основу для огромного количества их комбинаций. G-белки разделяются на четыре основных группы по структуре и мишеням их a-субъединиц: Gs стимулирует аденилатциклазу; Gi интибирует аденилатциклазу; Gq связывается с фосфолипазой С; мишени С12 пока не известны. Семейство Gi включает Gt
Глава 10. Механизмы непрямой синоптической передачи 193
| Рис. 10.3. Метаботропные рецепторы действуют через G белки. G-белки являются тримерами состоящими из a-, b - и gсубъединиц. Активация метаботролного рецептора, происходящая при связывании агониста (отмечено звездочкой), вызывает замену ГТФ (GTP) на 1ДФ (GDP) на a-субъединице G-белка. Это приводит к активации a-субъединицы и bg -комплекса, которые отсоединяются от рецептора и друг от друга. В свободном состоянии активная a субъединица и bg -комллекс взаимодействуют с белками-мишенями, a -субъединица обладает эндогенной ГТФ-азной активностью, и гидролиз ГТФ до ГДФ с образованием неорганического фосфата (Р) приводит к обратному | 
связыванию всех субъединиц в неактивный abg -комплекс и окончанию ответа.
Fig. 10.3. Indirectly Coupled Transmitter Receptors Act through G Proteins. G proteins are trimers of a, b and g- subunits. Activation of a metabotropic receptor by agonist binding (indicated by a star) promotes the exchange of GTP for GDP on the α subunit of the G protein. This activates the α subunit and the bg complex, causing them to dissociate from the receptor and from one another. The free activated α-GTP subunit and bg complex each interact with target proteins. Hydrolysis of GTP to GDP and inorganic phosphate (P,) by the endogenous GTPase activity of the α subunit leads to association of the abg complex terminating the response.
|
(трансдуцин), который активирует фосфодиэстеразу цГМФ (глава 19), а также две изоформы G0, которые связываются с ионными каналами. Вместе с тем, каждый из G-белков может взаимодействовать с несколькими эффекторами, а разные G-белки могут модулировать активность одних и тех же ионных каналов 8).
В неактивированном состоянии гуанозиндифосфат (ГДП) связан с a-субъединицей, и все три субъединицы объединены в тример (рис. 10.3). Взаимодействие с активированным рецептором позволяет гуанозинтрифосфату (ГТФ) заместить ГДП на a-субъединице, что приводит к диссоциации a -- и bg -субъединиц (в физиологических условиях b- и g-субъединицы остаются связанными). Свободные a- и bg -субъединицы связываются с белками-мишенями и модулируют их активность7, 9, 10). Свободная a-субъединица обладает ГТФ-азной активностью, вызывая гидролиз ГТФ с образованием ГДП. В результате a- и bg -субъединицы вновь связываются, что приводит к прекращению их активности. Время жизни активированных субъединиц G-белка модулируется белками, которые называются GAP (белки, активирующие ГТФазную активность). Эти белки влияют на скорость, с которой гидролизуется ГТФ, связанная с a-субъединицей 11).
Тонкие детали взаимодействия субъединиц G-белков между собой и с их мишенями в настоящее время интенсивно исследуются с использованием методов молекулярной биологии 5) и рентгеновской кристаллографии 12) - 14).
десенситизация
Как и в случае ионотропных рецепторов (глава 9), ответы, опосредованные G-белками, могут десенситизироваться — т. е. уменьшаться при продолжительной активации. Десенситизация может быть обусловлена двумя механизмами 15). В первом случае киназа, регулируемая вторичными посредниками, например, цАМФ-зависимая протеинкиназа, может фосфорилировать несколько типов рецепторов, связанных с G-белками. Во втором случае быстрая и специфичная к агонисту десенситизация вовлекает два других семейства белков. Первым этапом является фосфорилирование активированных рецепторов специфической киназой, связанной с G-белком (GRK), например, киназой b -адренорецептора (b ARK). Затем протеин из семейства аррестинов связывается с фосфорилированным рецептором, блокируя его способность активировать G-белки, и таким образом ограничивает ответ.
194 Раздел II. Передача информации в нервной системе
|
| Рис. 10.4. Прямая модуляция активности ионного канала G белком (А) Аппликация G bg -комплекса на внутриклеточную сторону мембраны мышечной клетки предсердия вызывает увеличение тока через калиевые каналы, аналогичное эффекту ацетилхолина при его воздействии с наружной стороны мембраны. (В) Связывание АХ с мускариновым рецептором (mAChR) активирует G-белок; активированный bg -комплекс напрямую связывается с калиевым каналом и вызывает его открывание. Fig. 10.4. Direct Modulation of Channel Function by G Proteins. (A) Application of the G bg complex to the intracellular surface of an isolated patch of membrane from a rat atrial muscle cell (G bg in bath) results in an increase in potassium channel current similar to that seen when acetylcholine is added to the extracellular side of the patch (ACh in pipette). (B) Schematic representation of events in an intact cell. Binding of ACh to muscarinic receptors (mAChR) activates a G protein (indicated by a star); activated bg complex binds directly to and opens a potassium channel. (A after Wickman et al., 1994.) |
§ 2. Прямая модуляция активности ионных каналов G-белками
G-белки вовлечены в регуляцию по крайней мере десятка различных калиевых, натриевых и кальциевых каналов посредством около 70 различных рецепторов 16). G-белки опосредуют взаимодействие рецепторов с ионными каналами либо напрямую, непосредственно связываясь с ионными каналами, либо опосредованно — с вовлечением вторичных посредников. Многообразие сигнальных каскадов делает возможным то, что один и тот же медиатор может вначале вызвать возбуждение, а затем — торможение постсинаптической клетки, равно как и другие паттерны ответов в различных типах нейронов.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: