Механизмы передачи информации от внешних сигналов на внутриклеточные процессы. Аденилатциклаза и фосфодиэстераза. Регуляция активности этих ферментов. Значение уровня цАМФ для клетки.

Циклический АМФ (циклоАМФ, цАМФ) образуется в клетке, когда действуют гормоны гипофиза (ТТГ, ЛГ, МСГ, ФСГ. АКТГ), кальцитонин, соматостатин, глюкагон, паратгормон, адреналин (через α2- и β-адренорецепторы), вазопрессин (через V2-рецепторы).

Механизм наработки цАМФ связан с активацией фермента аденилатциклазы и называется аденилатциклазный механизм.

Этапы передачи сигнала:

1. Взаимодействие лиганда с рецептором приводит к изменению конформации последнего. Это изменение передается на G-белок (GTP, ГТФ-зависимый), который состоит из трех субъединиц (α, β и γ), α-субъединица связана с ГДФ.

В составе G-белков α-субъединицы бывают двух типов по отношению к аденилатциклазе: активирующие αs и ингибирующие αi.

Например, в случае действия адреналина с активирующей субъединицей αs взаимодействуют β-адренорецепторы, с ингибирующей – α2-адренорецепторы.

2. В результате взаимодействия с рецептором β- и γ-субъединицы отщепляются, одновременно на α-субъединице ГДФ заменяется на ГТФ.

3. Активированная таким образом αs-субъединица стимулирует аденилатциклазу, которая начинает синтез цАМФ. Если в действо была вовлечена αi-субъединица, то она ингибирует аденилатциклазу, все останавливается.

4. Циклический АМФ (цАМФ) – вторичный мессенджер – в свою очередь связывается с регуляторными (R) субъединицами протеинкиназы А и вызывает их диссоциацию от каталитических. В результате каталитические (C) субъединицы становятся активными..

Протеинкиназа А (ПК А) фосфорилирует ряд ферментов, среди которых киназа фосфорилазы гликогена, гликогенсинтаза, гормончувствительная липаза, транскрипционный фактор CREB (cAMP-response element-binding protein).

5. Наработка цАМФ продолжается некоторое время, пока α-субъединица, которая является ГТФ-азой, отщепляет фосфат от ГТФ.

6. Как только ГТФ превратился в ГДФ, то α-субъединица инактивируется, теряет свое влияние на аденилатциклазу, обратно соединяется с β- и γ-субъединицами.

7. Все возвращается в исходное положение.

В прекращении сигнала цАМФ участвуют фосфодиэстераза, гидролизующая этот нуклеотид до АМФ. В противоположность аденилатциклазе фосфодиэстераза – преимущественно растворимый фермент. В то же время активность фермента обнаружена во фракциях саркоплазматического ретикулума, митохондрий и ядер.

Циклонуклеотидактивируемая фосфодиэстераза гидролизует как цАМФ, так и цГМФ, при этом под действием цГМФ ускоряется гидролиз цАМФ и наоборот, что свидетельствует о положительной кооперативности двух активных центров. Несомненна роль фермента в проведении нервного импульса: так, в постсинаптической мембране нервной ткани обнаружен необычайно высокий уровень фосфодиэстеразы цГМФ

цАМФ является аллостерическим эффектором протеинкиназ А (ПК-А) и ионных каналов. В неактивном состоянии ПК-A является тетрамером, две каталитические субъединицы (K-субъединицы) которого ингибированы регуляторными субъединицами (Р-субъединицы) (аутоингибирование). При связывании цАМФ Р-субъединицы диссоциируют из комплекса и K-единицы активируются. Фермент может фосфорилировать определённые остатки серина и треонина в более чем 100 различных белках, в том числе во многих ферментах и факторах транскрипции. В результате фосфорилирования изменяется функциональная активность этих белков.

---