Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Этап действия G-белка



  • G-белок состоит из трёх субъединиц, обладающих, каждая по-отдельности, ферментативной активностью: α, β, γ. Активирование метаботропного рецептора воздействует на G-белок так, что заставляет его поменять связанную с его α-субъединицей энергетически бедную молекулу гуанозиндифосфата (ГДФ) на энергетически богатую молекулу гуанозинтрифосфата (ГТФ). G-белок как раз и назван так потому, что он через свою α-субъединицу связан либо с ГДФ (GDP), либо с ГТФ (GTP), где буква «G» означает «гуанозин».
  • В результате такой новой «богатой связи», полученной за счёт ГТФ, G-белок распадается, и вследствие этого из него высвобождается активная α-субъединица, обладающая ферментативной активностью. Важно то, что после отделения она по-прежнему несет с собой богатый энергией субстрат, т.е. присоединённую к ней -ГТФ* (значком * мы обозначили то, что данное соединение энергетически активно) и ищет, где бы ей расщепить эту самую -ГТФ* с высвобождением энергии.
  • β-Субъединица G-белка, так же как и его γ-субъединица, высвобождающиеся вместе с α-субъединицей, тоже могут действовать в качестве ферментов, но только в других биохимических путях.
  • Мишенью для активированной субъединицы α-ГТФ* является фермент аденилатциклаза (АЦ).
  • Но тут возникает некоторая сложность. Дело в том, что α-субъединица бывает двух типов: αs — стимулирующая и αi — ингибирующая.
  • Поэтому в результате активации G-белка может произойти либо стимуляция АЦ, либо её ингибирование. Всё зависит от вида α-субъединицы G-белка.
  • Итак, освободившаяся из G-белка активированная α-субъединица-ГТФ* скользит по мембране по принципу латеральной диффузии и встречается со своей мишенью — связанным с мембраной ферментом аденилатциклазой (АЦ).
  • Стимулирующая α-субъединица-ГТФ* активирует АЦ, а ингибирующая, наоборот — ингибирует АЦ.
  • Активированная α-субъединица-ГТФ* не только активирует АЦ, но и сама после присоединения к ней приобретает небольшую ферментативную активность типа ГТФазы. Т.е. она гидролизует имеющуюся ГТФ* до бедной энергией ГДФ.
  • В результате расщепления ГТФ* сама α-субъединица после этого теряет свою активность. У неё восстанавливается неактивная конформация, она вследствие этого отделяется от АЦ и посредством латеральной диффузии возвращается, скользя по мембране, на своё прежнее место, где идёт на восстановление G-белка. И здесь — интересный момент: если метаботропный рецептор всё ещё связан со своим лигандом, то восстановившийся G-белок вновь включается в процесс активации, и всё повторится ещё раз. Это будет выглядеть так, как будто α-субъединица, как челнок, будет сновать между метаботропным рецептором и АЦ, каждый раз активируя АЦ.
  • Таким образом, G-белок со своими субъединицами является посредником, который передает команду на активацию (или ингибацию), от метаботропного рецептора на аденилатциклазу.

 

G-белки (англ. G proteins) — это семейство белков, относящихся к ГТФазам и функционирующих в качестве вторичных посредников во внутриклеточных сигнальных каскадах. G-белки названы так, поскольку в своём сигнальном механизме они используют замену GDP на GTP как молекулярный функциональный «выключатель» для регулировки клеточных процессов.

Типы G-белковG-белки делятся на две основных группы — гетеротримерные («большие») и «малые». Гетеротримерные G-белки — это белки с четвертичной структурой, состоящие из трёх субъединиц: альфа(α), бета (β) и гамма (γ). Малые G-белки — это белки из одной полипептидной цепи, они имеют молекулярную массу 20—25 кДа и относятся к суперсемейству Ras малых ГТФаз. Их единственная полипептидная цепь гомологична α-субъединице гетеротримерных G-белков. Обе группы G-белков участвуют во внутриклеточной сигнализации. Увсех гетеротримерных G-белков сходный механизм активации: они активируются при взаимодействии со специфическими рецепторами, сопряженными с G-белками, при этом обменивая ГДФ на ГТФ и распадаясь на α- и βγ-субъединицы. α-субъединица, связанная с ГТФ, воздействует на следующее звено в цепи передачи сигнала. βγ-субъединица также может вызывать собственные эффекты. Инактивация G-белков происходит в результате медленного гидролиза ГТФ до ГДФ α-субъединицей, после чего происходит реассоциация (объединение) субъединиц.В работе многих G-белков участвуют вспомогательные белки. GAPs (GTPase Activating Proteins, белки-активаторы ГТФазной активности) ускоряют гидролиз ГТФ, ускоряя инактивацию G-белков. Особенно важна функция GAPs для малых G-белков, так как альфа-субъединицы гетеротримерных G-белков часто сами обладают достаточной ГТФ-азной активностью. К GAP-белкам относятся белки семейства RGS.
GEFs (Guanine nucleotide Exchange Factors, факторы обмена гуаниловых нуклеотидов), ускоряют обмен ГДФ на ГТФ и таким образом активируют G-белки. Обычно для G-белка GEF-ом служит активированный лигандом рецептор, однако в некоторых случаях белки AGS (Activator of G-protein Signaling, активаторы передачи сигнала G-белками) могут активировать G-белок независимо от воздействия на него рецептора.

 

 

Этап действия аденилатциклазы (АЦ)

  • АЦ состоит из трёх частей и представляет собой мембранный фермент, способный преобразовывать аденозинтрифосфат (АТФ) в циклическую молекулу — циклический аденозинмонофосфат (цАМФ).
  • В норме АЦ находится в неактивном состоянии на клеточной мембране и связана с ГДФ. Ей нужно заменить ГДФ на ГТФ, чтобы начать действовать в качестве фермента.
  • Как уже было сказано, активированная α-субъединица-ГТФ*, получившаяся после распада G-белка, натыкается на АЦ и активирует её.
  • Активированная АЦ начинает быстро штамповать цАМФ из АТФ.
  • За счёт работы активированной АЦ в клетке быстро возрастает концентрация цАМФ.
  • Таким образом, назначение активации АЦ заключалась в быстром нарастании в клетке концентрации цАМФ.

Этап действия протеинкиназы А (ПК-А)

  • Образно можно сказать, что цАМФ играет в клетке роль батареек, на которых работают её «молекулярные устройства». Поэтому после возрастания концентрации цАМФ чувствительные к ней клеточные структуры начинают активно работать.
  • Важной мишенью для цАМФ является протеинкиназа А (ПК-А), т.е. протеинкиназа, активируемая циклическим аденозинмонофосфатом. ПК-А обнаружена во всех нормальных клетках млекопитающих. Для её работы необходимы ионы магния Mg2+. ПК-А в неактивном состоянии включает в себя две каталитические субъединицы с ферментативной активностью и две подавляющих их регуляторные субъединицы.
  • Четыре молекулы цАМФ присоединяются к регуляторным субъединицам ПК-А и отщепляют их, освобождая две ферментативные субъединицы.
  • Одиночные каталитические субъединицы ПК-А приступают к фосфорилированию своих мишеней.
  • Этими мишенями могут быть вторые протеинкиназы, которые фосфорилируют уже свои мишени.

В конечном итоге соответствующие протеинкиназы фосфорилируют либо ферменты, переводя их в активное состояние, либо белки ионных каналов, заставляя каналы работать в новом режиме. Этим обеспечиваются клеточные эффекты, получаемые от стимуляции метаботропных рецепторов.