Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Механизмы действия кальция как второго медиатора: кальмодулин
Биологические эффекты кальция реализуются с помощью трех главных механизмов: взаимодействия с сократительными элементами, изменения проницаемости мембран для ионов и регуляции активности ферментов. Влияние кальция на аденнлат- и гуанилатциклазу и фосфодиэстеразу играет существенную роль в регуляции динамических уровней циклических нуклеотидов и в сопряжении двух внутриклеточных систем медиаторов за счет механизмов обратной связи, интегрирующих биологическую активность этих систем (рис. 4—15). Основной прогресс в понимании эффектов кальция был связан с открытием кальцийзависимого регуляторного белка, или кальмодулина, и выяснением его структурного и функционального сходства с тропонином С [55]. При мышечном сокращении кальций связывается тропонином и образующийся комплекс одновременно облегчает взаимодействие между актином и миозином и активирует миозиновую АТФазу, что необходимо для повторения актино-миозинового взаимодействия. Присутствие актина в несокращающихся клетках указывает на роль сократительных элементов. в клеточной мобильности, движении клеточных органелл, высвобождении гранул и эндоцитозе. Поскольку содержащие актин микрофиламенты часто концентрируются под плазматической мембраной и иногда оказываются прикрепленными к мембранным белкам, они могли бы служить фактором, опосредующим эффекты кальция на подвижность клеток, текучесть мембраны и перегруппировку или интернализацию связанных с мембраной белков и ассоциированных с ними наружных лигандов.
Рис. 4—15. Общая связь между главными межклеточными и внутриклеточными регуляторными лигандами и их рецепторными белками, т. е. пептидными гормонами, кальцием и циклическими нуклеотидмонофосфатами (цНМФ). В3аимодействие между этими медиаторами затрагивают их метаболизм и функции, равно как и их комплементарные роли в отношении скорости, расстояния и продолжительности действия (Cheung f55] в модификации).
Хотя было показано, что многие клетки содержат широкую сеть актино- и миозиноподобных нитчатых белков, прикрепленных к внутренней поверхности плазматической мембраны и часто к. мембранам секреторных гранул, присутствие характерного для мышцы тропонинового компонента в несокращающихся клетках было установлено не сразу. Недавнее открытие тропониноподобных кальцийсвязывающих белков в клетках многих типов привело к созданию представления об общем кальцийзависимом регуляторном (КЗР) белке, или кальмодулине. В общем, кальмодулин, по-видимому, играет роль, аналогичную тропонину С, опосредуя кальциевые эффекты в несокращающихся тканях. Присутствующий в; этих тканях кальмодулин иногда связан с сетью микронитей, а в других случаях тесно ассоциирован с кальцийрегулируемыми ферментами в виде прочно связанной или входящей в их состав субъединицы. Помимо того, что он служит внутриклеточным рецептором кальция, кальмодулин влияет на транспорт кальция и; кальциевую регуляцию уровня циклических нуклеотидов и метаболизма гликогена, а также регуляцию таких процессов, как секреция и клеточная подвижность. Кальмодулин является также динамическим компонентом митотического аппарата, где он может регулировать полимеризацию микротрубочек, активность актомиозина и мембранных кальциевых насосов [56а].
Рис. 4— 16. Ферменты и клеточные процессы, регулируемые кальмодулином (Cheung в модификации).
После индентификации кальмодулина в качестве термостабильного регуляторного белка нескольких ферментов головного мозга он был выделен из многих тканей, очищен и охарактеризован как рецепторных белок с молекулярной массой 17 000, обладающий высокой специфичностью и сродством связывания Са2+. Каждая молекула кальмодулина содержит 4 кальцийсвязывающих участка, насыщение которых приводит к изменению конформации белка, приобретающего преимущественно a-спиральную конфигурацию, придающую кальмодулину способность регулировать зависимые от пего ферментные системы. Белок состоит из 148 аминокислот с высоким содержанием фенилаланина и кислых остатков и обнаруживает значительную гомологию последовательности с тропонином С из скелетной и сердечной мышцы. Присутствие кальмодулиноподобных белков во многих тканях млекопитающих и беспозвоночных указывает на вероятность опосредования физиологических эффектов кальция такими рецепторными белками, которые в свою очередь регулируют активность отдельных ферментов.
Значение кальмодулина как медиатора кальциевых эффектов впервые было установлено на ткани головного мозга, где выяснилось, что активация кальцийзависимой фосфодиэстеразы требует присутствия модуляторного белка. К ферментам, активация которых кальцием, как известно, в настоящее время, зависит от кальмодулина, относятся аденилатциклаза и фосфодиэстераза головного мозга, Ca/Mg-АТФаза мембраны эритроцитов, фосфорилазкиназа и киназа легкой цепи миозина (рис. 4—16). Как активация фермента модуляторным белком, так и связывание модулятора с ферментом зависят от присутствия кальция. При повышении концентрации кальция модуляторный белок связывает его и подвергается конформационному изменению, переходя в активное состояние, в котором он и связывается с ферментом, повышая его каталитическую активность. Не исключено, что при взаимодействии кальмодулина с разными регулируемыми системами степень насыщения 4 кальцийсвязывающих участков неодинакова; это может помочь объяснить расхождение его биологических эффектов. Роль кальмодулина в фосфорилировании киназы легких цепей миозина может быть связана с регуляцией сокращения гладких мышц (рис. 4—17). Насыщение b-рецепторов адреналином и стимуляция образования цАМФ приводит к активации протеинкиназы и фосфорилированию миозинкиназы, что ослабляет связывание кальмодулина. При низком уровне кальмодулина миозинкиназа менее активна и может преобладать активность фосфатазы, что обусловит сохранение меньшего числа молекул миозина в фосфорилированном состоянии. Вследствие этого не возникает взаимодействия между актином и миозином, и гладкая мышца расслабляется.
Рис. 4—17. Схема механизма регуляции сокращения гладкой мышцы под влиянием кальция и цАМФ. Доступность Са2+-кальмодулина определяет баланс между фосфорилированной (неактивной) и дефосфорилированной (потенциально активной) миозинкиназой. Фосфорилированная киназа связывает кальмодулин с более низким сродством, чем нефосфорилированный фермент. В связи с этим при одной и той же концентрации кальмодулина фосфорилированная киназа неактивна, а нефосфорилированная киназа находится в активной форме (Conti, Adelstein [56] в модификации).
Позднее в головном мозге был идентифицирован белок, связывающий кальмодулин и ингибирующий фосфодиэстеразу. Этот так называемый модуляторный связывающий белок может представлять собой еще один регуляторный фактор в системе гомеостаза кальция либо являться другим кальмодулинрегулируемым ферментом или, возможно, общей связывающей субъединицей кальмодулинрегулируемых ферментов. Относительно малое количество этого белка, присутствующего в мозге, указывает на большую вероятность его функционирования в качестве фермента или субъединицы.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-26; просмотров: 430; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.132.142 (0.011 с.) |