Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №5

_{2. Альберте Б., Брей Д., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К. и Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. М.: Мир, 1994. 2 изд. Гл. 18. "Иммунная система".}

ПЕРЕДАЧА И ТРАНСДУКЦИЯ ГОРМОНАЛЬНОГО СИГНАЛА В РАЗНЫЕ ЧАСТИ КЛЕТКИ

Кулинский В.И.

Введение

Общим принципом передачи любой информации в клетке, как наследственной, так и оперативно регулирующей и управляющей, является обязательность ее трансдукции (преобразования) на каждом этапе. Для наследственной информации общеизвестны как факт трансдукции, так и ее этапы: транскрипция — процессинг про-мРНК (созревание про-матричной РНК) — трансляция — посттрансляционная модификация белка. Для передачи гормональной информации это во многом выяснено в последние годы.

Существуют два основных механизма трансдукции гормонального сигнала в клетку (рис. 1).

Рис. 1.Общая структура сигнал-трансдукторных систем клетки.

_{R — рецептор, G — G-белок, Е — фермент, образующий второй посредник, ЭПС — эндоплазматическая сеть, ПК — протеинкиназа, Ras — белок Раs, HR — гормон-рецепторный комплекс}

При первом гидрофобный гормон (стероидный, иодтиронин, активированные витамины А и D) проникает через плазматическую мембрану, а затем через цитозоль (последнему, очевидно, способствуют транспортные рецепторы цитозоля) в ядро, где образует комплекс с ядерными рецепторами и в результате изменяет матричные синтезы. При втором гормон-рецепторный комплекс образуется на наружной поверхности плазматической мембраны. Это вызывает либо быстрое открытие ионного канала и вход ионов в клетку (вариант На, на рис. 1) и в результате нервный импульс, либо включение систем вторые посредники (ВП) — протеинкиназы (ПК), приводящее к более медленным изменениям метаболизма и функций клеток (вариант IIб). Два механизма (I и IIб) могут приводить к поздним эффектам — изменениям процессов, которые регулируются ядром клетки. Совокупности механизмов, осуществляющих трансдукцию межклеточных сигналов гормонов во внутриклеточные, в том числе и во внутриорганелльные сигналы, получили название сигнал-трансдукторных систем [1]. В статье излагаются современные данные по системам ВП-ПК для разных компартментов (микроотсеков) клетки. Важным достижением является выяснение того, что передача регулирующей информации в ядро и митохондрии происходит своеобразно и различно.

Цитозоль

Четыре основные и наиболее изученные системы передачи гормонального сигнала в цитозоль [1, 2] представлены на рис. 2. Многие гормоны (амины, пептиды, белки, простагландины I и Е), а также запах и вкус действуют через систему цАМФ (циклический аденозинмонофосфат). Образование гормон-рецепторного комплекса через G [ГТФ (гуанозинмонофосфат) — зависимые]-белки активирует или ингибирует аденилилциклазу, которая из АТФ (аденозинтрифосфат) образует цАМФ. Этот ВП вызывает диссоциацию зависимой от него ПК А на регуляторную и каталитическую субъединицы. В результате последняя активируется и фосфорилирует многочисленные белки. Это увеличивает, например, распад гликогена и жира, синтез катехоламинов и глюкокортикостероидов, сокращение сердца, расслабление гладких мышц. Поэтому цАМФ часто рассматривают как сигнал голода и стресса.

Другой циклонуклеотид — цГМФ (циклический гуанозинмонофосфат) образуется двумя гуанилилциклазами. Мембранный фермент активируется натрийуретическими гормонами (G-белки не участвуют), а растворимый (цитозольный) — монооксидами NOJ, СО и JOH [1–3]. Последние — новый (90-е годы) класс неорганических регуляторов, проявляющих свойства иногда межклеточных, иногда внутриклеточных регуляторов. цГМФ активирует ПК G, но, кроме того, изменяет активность других белков, включая ионные каналы (последнее важно для восприятия света [4]). цГМФ увеличивает выделение мочи и Na+, расслабляет гладкие мышцы; NО через цГМФ вызывает эрекцию полового члена. Оба циклонуклеотида дезагрегируют (разъединяют) тромбоциты.

Рис. 2. Основные сигнал-трансдукторные системы клетки.

_{АЦ — аденилилциклаза, ГЦ — гуанилилциклаза, КМ — кальмодулин, КМ-ПК — кальмодулиновая ПК, ФГ С — фосфолипаза С, ФИ — фосфоинозитиды, ФХ — фосфатидил-холин, ИФ3 — инозитолтрифосфат, ДАГ — диацилглицерид, ИН — инсулин, ФРК — факторы роста клеток, ЦК — цитокины, ТК — тирозинкиназа}