Протеїнкінази та ефекторні системи клітини

Основними тригерами, що включають ефекторні системи клітини у відповідь на дію гормонів, є ферменти протеїнкінази, дія яких призводить до зміни каталітичної активності певних регуляторних ферментів шляхом їх ковалентної модифікації (АТФ-залежного фосфорилювання).

Розглянемо детальніше основні з ефекторних механізмів, які реалізуються при дії на клітини гормонів першої групи.

Циклічний аденозинмонофосфат (3', 5'-АМФ; цАМФ) стимулюється адреналіном і глюкагоном. Подальші дослідження встановили універсальність цАМФ як вторинного посередника в передачі сигналів фізіологічно ак­тивних сполук на клітину.

Утворення цАМФ з АТФ відбувається при дії мемб­ранної аденілатциклази: АТФ → 3', 5'-АМФ + ФФн,

його розщеплення з утворенням неактивного про­дукту — нециклічного аденозин-5'-монофосфату — при дії фосфодіестерази циклічних нуклеопшдів: 3', 5'-АМФ → АМФ.

До гормонів, шо використовують цАМФ як вторинний посередник, належать: адреналін, вазопресин, глюкагон, гонадотропін хоріонічний, дофамін (при взаємодії з D1-рецепторами), кальцитонін, кортикотропін, ліпотропін, лютеїнізуючий гормон, меланоцитостимулюючий гормон, норадреналін (при взаємодії з β -рецепторами), тиротропний гормон, фолікулостимулюючий гормон.

Поряд з гормонами та медіаторами, що активують аденілатциклазну каскадну систему (діють через трансдуктор Gs), існує група біорегуляторів, що гальмують аденілатциклазу і зменшують внкл рівень цАМФ (діють через Gі-білок). Інгібірують аденілатциклазу - ангіотензин, ацетилхолін, дофамін, норадреналін, опіоїдні пептиди, соматостатин.

Са2+ як внутрішньоклітинний месенджер та система фосфоінозитидів

Іони кальцію — еволюційно прадавні внутрішньоклітинні месенджери та регуля­тори багатьох ферментних систем і фізіоло­гічних функцій клітин, зокрема клітинного росту, поділу клітин, скорочення м'язових та інших скоротливих білків, згортання крові, секреції гормонів та нейро медіаторів, передачі нервового імпульсу тощо.

Регуляторна ф-ція Са2+ (передача сигналу від гормону, медіатора та активація ефекторних б/х с-м) здійснюється шляхом зростання внкл конц іона. Це зростання конц вільного Са2+ здійснюється шляхом включення знкл біорегулятором 1 з таких механізмів: — відкриття кальцієвих каналів (рецепторчутливих каналів) на плазматичній мембрані і входу в клітину екстрацелюлярного Са2+ (механізм, що реалізується зде­більшого при взаємодії нейромедіаторів з іонотропними рецепторами);

— виходу іонів кальцію в цитозоль з його внутрішніх депо — мітохондрій та цистерн (канальців) ендоплазматичного (саркоплазматичного) ретикулума (мобі­лізація кальцію з внутрішніх депо); включення цього механізму потребує стимуляції гормоном чи іншим біорегулятором фосфоінозитидної системи, інтермедіати якої і спричиняють вихід кальцію з органел.

Перехід клітини із стану активації до функціонального спокою відбувається в результаті зменшення цитозольної концентрації кальцію до вихідної, що забезпечується " викачуванням" Са2+ з цитозолі в екстрацелюлярний простір та " закачуванням'' іона у внутрішньоклітинні депо. Цей процес є енергозалежним транспортом проти градієнта концентрації і досягається за рахунок функціонування Са2+-АТФаз плазматичних мембран та мембран внутрішньоклітинних органел.

Кальмодулін Універсальним акцептором хімічного регуляторного сиг­налу від іонів Са2+ є кальмодулін (KM) — білок, який може зв'язувати чотири іони кальцію. Специфічне зв'язування Са2+ з молекулою KM призво­дить до змін конформації білка, який набуває властивості вза­ємодіяти з чутливими до KM білками, в тому числі протеїнкіназами (Са/КМ-залежними протеїнкіназами), які регулю­ють функції багатьох важливих ферментів, збільшуючи їх ката­літичну активність.

Фосфоінозитидна система та мобілізація Са2+ Встановлення біологічної ролі деяких фосфоінозитидів як агентів, що спричиняють вихід іонів Са2+ з внутрішньоклітинних резервуарів, відкрило додаткову сигнальну систему, що пов'язує гормонорецепторну взаємодію на плазматичній мембрані із стимуляцією біохімічних ефекторних систем клітини.

Головною подією у включенні фосфоінозитидного циклу є активація фосфоліпази С, яка відбувається в рез-ті взаємодії екзогенних біорегуляторів з мембр рецепторами та передачі хім сигналу через трансдукторний G -білок. Субстратом фосфоліпази С є мембр фосфоліпід фосфатидил-інозитол-4, 5-диф (ФІФ2), шо в цій реакції розщеплюється до ІФ3 та ДАГ.

Подальші метаболічні перетворення ІФ3 та ДАГ призводять до ресинтезу фосфатидил-інозитол-4, 5-диф (ФІФ2), тобто замикання фосфоінозитидного циклу.

Продукти реакції, яка каталізується гормоночутливою фосфоліпазою С — ІФ3 та ДАГ, є вн.кл. месенджерами:

- ІФ3 спричиняє вихід у цитозоль іонів Са2+, депонованих в ЕПР, і зб конц іона в цитозолі. Вивіль­нення Са2+ з ендоплазматичного (або, в гладеньких м'язах, — саркоплазматичного ретикулума) зумовлене відкриттям при дії ІФ3 мембранних каналів для кальцію, що локалізовані в зазначених ультраструктурних утвореннях, і є важливим меха­нізмом тонкої фізіологічної регуляції рівня іонізованого цнтозольного кальцію.

— ДАГ є активатором Са/ фосфоліпідзалежної протеїнкінази (протеїнкінази С) — ферменту, каталітична активність якого проявляється за умов взаємодії з Са2+ та фосфоліпідом фосфатидилсерином. Протеїнкіназа С є ферментом, що виявлений у всіх кл організмів вищих тварин, за викл зрілих без'ядерних еритроцитів. Пк С активує кл білки, що визн швидкість процесів кл проліферації, нормального та пухлинного тк росту, реакцію кл на ростостимулюючі фізіологічно активні сполуки та онкогени.