Основные системы вторичных посредников. Система аденилатциклаза — цАМФ.
Мембранный фермент аденилатциклаза может находиться в двух формах — активированной и неактивированной. Активация аденилатциклазы происходит под влиянием гормон-рецепторного комплекса, образование которого приводит к связыванию гуанилового нуклеотида (ГТФ) с особым регуляторным стимулирующим белком (GS-белок), после чего GS-белок вызывает присоединение Mg к аденилатциклазе и ее активацию. Так действуют активирующие аде-нилатциклазу гормоны — глюкагон, тиротропин, паратирин, вазопрессин (через V-2-рецепторы), гонадотропин и др. Ряд гормонов, напротив, подавляет аденилатциклазу — соматостатин, ангиотензин-II и др.
Гормонрецепторные комплексы этих гормонов взаимодействуют в мембране клетки с другим регуляторным ингибирующим белком (GI-белок), который вызывает гидролиз гуанозинтрифосфата (ГТФ) до гуанозиндифосфата (ГДФ) и, соответственно, подавление активности аденилатциклазы. Адреналин через р-адренорецепторы активирует аденилатциклазу, а через альфа1-адренорецепторы ее подавляет, что во многом и определяет различия эффектов стимуляции разных типов рецепторов.
Под влиянием аденилатциклазы из АТФ синтезируется цАМФ, вызывающий активацию двух типов протеинкиназ в цитоплазме клетки, ведущих к фосфорилированию многочисленных внутриклеточных белков. Это повышает или снижает проницаемость мембран, активность и количество ферментов, т. е. вызывает типичные для гормона метаболические и, соответственно, функциональные сдвиги жизнедеятельности клетки. В табл. 6.2 приведены основные эффекты активации цАМФ-зависимых протеинкиназ.
Таблица 6.2. Некоторые эффекты фосфорилирования белков клетки цАМФ-зависимой протеинкиназой
Виды белков
Эффекты фосфорилирования
Компоненты мембран
Ферменты, лимитирующие скорость
метаболического процесса
Белки рибосом
Ядерные белки
Белки микротрубочек
Изменения проницаемости
Активация или подавление
Активирование или подавление трансляции
Активация или подавление транскрипции
Секреторный, двигательный эффекты или изменение конфигурации клетки
Кроме активации протеинкиназ внутриклеточные эффекты цАМФ реализуются также через другие механизмы: систему кальций—кальмодулин, трансметилазную систему, аденозин-5-монофосфат — аденозин, тирозин-киназы. О роли системы кальций—кальмодулин сказано ниже.
Опосредование гормонального сигнала системой аденилатциклаза— цАМФ.
Образование гормон-рецепторного комплекса приводит к связыванию гуанилового нуклеотида (ГТФ) с регуляторным стимулирующим белком (GS-белок), последний вызывает присоединение Mg к аденилатциклазе и ее активацию (слева вверху). Так действуют активирующие аденилатциклазу гормоны — глюкагон, тиротропин, паратирин и др. Гормон-рецепторные комплексы соматостатина, ангиотензина-И и других подавляющих аденилатциклазу гормонов взаимодействуют в мембране клетки с другим регуляторным ингибирующим белком (GI-бе-лок), который вызывает гидролиз ГТФ до ГДФ и, соответственно, подавление активности аденилатциклазы (вверху справа). Под влиянием аденилатциклазы из АТФ синтезируется цАМФ, вызывающий активацию протеинкиназ в цитоплазме клетки и фосфорилирование многочисленных внутриклеточных белков. Это меняет проницаемость мембран, активность и количество ферментов, т. е. вызывает типичные для гормона метаболические и, соответственно, функциональные сдвиги. Внутриклеточные эффекты цАМФ реализуются также через другие механизмы: систему кальций-кальмодулин, трансметилазную систему, аденозин-5-монофосфат — аденозин, тирозинкиназы.
Трансметилазная система обеспечивает метилирование ДНК, всех типов РНК, белков хроматина и мембран, ряда гормонов на уровне тканей, фосфолипидов мембран. Это способствует реализации многих гормональных влияний на процессы пролиферации, дифференцировки, состояние проницаемости мембран и свойства их ионных каналов и, что важно подчеркнуть особо, влияет на доступность мембранных рецепторных белков молекулам гормонов.
Прекращение гормонального эффекта, реализуемого через систему аденилатциклаза — цАМФ, осуществляется с помощью специального фермента фосфодиэстеразы цАМФ, вызывающей гидролиз этого вторичного посредника с образованием аденозин-5-монофосфата. Однако этот продукт гидролиза превращается в клетке в аденозин, также обладающий эффектами вторичного посредника, так как подавляет в клетке процессы метилирования.
