 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
модуляция активности кальциевых каналов посредством фосфорилирования
Приведенные выше эксперименты явно указывают на то, что эффекты b -адренергической стимуляции на кальциевые токи опосредованы увеличением цАМФ и активацией протеинкиназы. При этом, однако, оставалось неясным, какие белки подвергаются фосфорилированию. Последующие эксперименты выявили, что мишенью процесса фосфорилирования являются сами кальциевые каналы. Для этого сначала потребовалось выделить и очистить кальциевые каналы L-типа (каналы этого типа активируются при стимуляции b -адренорецепторов в сердечной мышце) из скелетных мышц, используя специфические и обладающие высоким сродством ингибиторы — дигидропиридины. Выделенные таким образом каналы были встроены в липидные везикулы 35) и искусственные мембраны 36) и подвергнуты воздействию цАМФ-зависимой протеинкиназы (рис. 10.11). В результате происходило фосфорилирование белков и вероятность открывания кальциевых каналов значительно возрастала. Это привело к выводу, что в основе b -адренергической модуляции кальциевых каналов L-типа лежит
200 Раздел II. Передача информации в 'нервной системе
|
| Рис. 10.11. Фосфорилирование кальциевых каналов увеличивает вероятность их открывания. (А) Встроенные в маленькие липидные везикулы (липосомы) кальциевые каналы добавляются в раствор с одной стороны искусственной бислойной мембраны. При слиянии липосом с мембраной становится возможным регистрировать активность одиночных ионных каналов. (В) Фосфорилирование увеличивает вероятность открывания каналов. Записи активности одиночных каналов до и после добавления АТФ и каталитической субъединицы цАМФ зависимой протеинкинаэы с одной стороны бислойной мембраны. Fig. 10.11. Phosphorylation of Calcium Channels Increases Their Probability of Opening. (A) Purified calcium channels, incorporated into small lipid vesicles (liposomes), are added to the solution on one side of a phospholipid bilayer. When liposomes fuse into the bilayer membrane, single-channel events can be recorded. (B) Phosphorylation increases the probability of channel opening. Single-channel records before and after adding ATP and the catalytic subunit of cAMP-dependent protein kinase to the solution bathing one side of the bilayer. Biochemical studies demonstrate that the calcium channel itself becomes phosphorylated. (After Flockerzi et al., 1986.) |
|
| Рис. 10.12. Норадреналин уменьшает длительность потенциала действия в нейронах дорэального ганглия цыпленка. (А) Норадреналин (NE) уменьшает длительность потенциала действия при регистрации внутриклеточным электродом. (В) Вольтамперная характеристика кальциевого тока, регистрируемого в присутствии тетро дотоксина и тетраэтиламмония, в контроле и после добавления норадреналина. Норадреналин уменьшает потенциал активируемый кальциевый ток, что является причиной уменьшения длительности потенциала действия. Fig. 10.12. Norepinephrine Decreases the Duration of Action Potentials in chick dorsal root ganglion cells in culture. (A) Norepinephrine (NE; 10--5 M) causes a decrease in the duration of the action potential recorded with an intracellular microelectrode. (B) Current-voltage relationship for calcium current recorded from cells bathed in solutions containing tetrodotoxin and tetraethylammonium, and 10 m M calcium, with or without 10--4 M norepinephrine. Norepinephrine reduces the voltage-activated calcium current which accounts for the decreased duration of the action potential. (After Dunlap and Fischbach, 1981.) |
цАМФ-зависимое фосфорилирование самих кальциевых каналов. Модуляция активности кальциевых каналов L-типа другими гормонами также опосредована их фосфорилированием либо через аденилатциклазу и цАМФ-зависимую протеинкиназу, либо через другие сигнальные пути вторичных посредников и протеинкиназ 2).
Глава 10. Механизмы непрямой синаптической передачи 201
|
| Рис. 10.13. Влияние норадреналина на кальциевые каналы в нейронах дорэального ганглия цыпленка опосредовано внутриклеточными вторичными посредниками диацилглицеролом и IP. Связывание норадреналина с рецептором приводит посредством G-белков к активации фермента фосфолипаэа С. Этот фермент гидролиэует фосфолипид фосфатидилинозитол 4,5-дифосфат (Р1Р2) с образованием двух внутриклеточных вторичных посредников: диацилглицерола (DAG) и иноэитол 1,4 5-трифосфата (IP3). IP3, вызывает освобождение кальция из зндоплазматического ретикулума в цитоплазму. Действуя вместе, DAG и кальций активируют протеинкинаэу С. Протеинкиназа С фосфорилирует ряд белков, что, в частности, приводит к уменьшению кальциевых токов. Fig. 10.13. Norepinephrine Acts through the Intracellular Second Messengers Diacylglycerol and IP to reduce calcium current in chick dorsal root ganglion cells. The binding of norepinephrine to its receptor activates, through a G protein, the enzyme phospholipase C. This enzyme hydrolyzes the phospholtpid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2), releasing two intracellular second messengers: diacylglycerol (DAG) and inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3). IP3 releases calcium from the endoplasmic reticulum into the cytoplasm. DAG and calcium together activate protein kinase C. Protein kinase С catalyzes increased protein phosphorylation. In chick neurons, this causes a decrease in calcium current. |
Двухступенчатый ферментативный каскад, вовлекающий аденилатциклазу и цАМФ-зависимую протеинкиназу, обеспечивает мощное усиление сигнала по сравнению с прямым открыванием или закрыванием каналов под действием активированных G-белков. Каждая активированная молекула аденилатциклазы катализирует синтез большого количества молекул цАМФ и, таким образом, активирует большое количество молекул протеинкиназ, а каждая молекула протеинкиназы может фосфорилировать большое количество белков. Таким образом, активация лишь небольшого количества рецепторов приводит к модуляции большого количества белков-мишеней на значительном расстоянии. Более того, цАМФ-зависимая протеинкиназа может фосфорилировать различные белки и таким образом модулировать широкий спектр клеточных процессов.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: