Биохимия Р.Марри

Стероид

A::;::_~

~

Рецептор

cs

"Активация"

Мембрана клетки

Цитоплазма

Ядро

ГОРМОН'рецепторный комплекс

Акцептор

мРНК

~Трансляция

Специфический белок

~

Метаболический ответ

Гормон-чувствитепьный

~:~__-I7 /

//

с маркерным геном. Обычно в такие составные гены

включают те маркеры, которые в нормальных усло­

виях не подвержены влиянию гормона. В качестве

маркерных генов используют чаще всего гены глоби­ на, ТИМИДИНКlIназы или бактериальной хлорамфени­

кол-ацетилтрансферазы. Образовавшиеся при слия­

нии составные гены переносят в клетку-мишень,

и если после этого обнаруживается, что гормон на­

чинает регулировать транскрипцию маркера, то на­

личие функционально активного ГЧЭ можно счи­ тать доказанным. Использование этой техники по­

зволяет точно определить положение ГЧЭ, его ориентацию и эффект замещения оснований. Кон­

кретный механизм того, как влияет на транскрип­ цию взаимодействие гормон-рецепторного комплек­

са с ГЧЭ, исследуется очень интенсивно. Предполо­

жительно регуляция осуществляется на уровне ини­

циации транскрипции, но возможен эффект и на про­

цессы элонгации и терминации. Высказывались

предположения, что регуляторные сайты локализо­

ваны в самом гене или вне его в положении выше 5'

от сайта инициации или ниже 3'. Наконец, возможно

также участие и транс-активных регуляторных меха­

низмов (т. е. воздействие со стороны другой хромо­

сомы).

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ

11 ГРУППЫ (пЕптидны x ГОРМОНОВ)

Большая часть гормонов' нерастворимы, не

имеют специальных транспортирующих их белков

(и потому характеризуются коротким периодом по­ лужизни в плазме крови) и запускают ответную ре­

акцию посредством присоединения к рецепторам,

сАМР (циклический АМР, 3', 5'-адениловая кис­

лота)- повсеместно распространенный нуклео­

тид, образующийся из АТР при участии фермента

аденилатциклазы, играет ключевую роль в механиз­

ме действия ряда гормонов. Различные гормоны уве­

личивают либо снижают внутриклеточный уровень сАМР (табл. 44.3), причем их эффект варьирует от

ткани к ткани. Адреналин резко увеличивает концен­ трацию сАМР в мышцах, относительно мало влияет

на этот параметр в печени. Прямо противоположное

можно констатировать в отношении глюкагона. От-

Таблица 44.3. Субклассификация гормонов группы 11. А

гормон)

Глюкагон ХГЧ (хориогонадотропин чсловека)

лг (лютеинизирующий гормон) Липотропин

МСГ (МС..1аноцит-стимулирующиЙ

гормон)

ПТГ (паратиреоидный гормон)

ТСГ (тиреоид-стимулирующий гор­

мон)

вет тканей на действие нескольких гормонов этой

группы осуществляется через посредство уникаль­

ных для каждого гормона рецепторов, сопряженных

с одним и тем же соединением- аденилатциклазоЙ.

Лучший пример тому- клетки жировой ткани, в ко­ торых адреналин, АКТГ, ТСГ, глюкагон, МСГ и ва­

зопрессин стимулируют аденилатциклазу и повы­

шают уровень сАМР. Комбинация максимально эффективных концентраций этих гормонов не дает

аддитивность эффекта, а обработка клеток, вызы­

вающая блокаду одного из рецепторов, не меняет

клеточного ответа на другие гормоны.

Аденилатциклазная система

Компоненты этой системы в клетках млекопи­

тающих показаны на рис. 44.3. Взаимодействие гор­

мона со своим рецептором приводит к активации ли­

бо инактивации аденилатциклазы. Этот процесс опосредуется по крайней мере двумя GТР-за­ висимыми регуляторными белками, обозначаемыии

G5 - (стимулирующий) и Gj - (ингибирующий) белок (используют также обозначения N5- и Nгбелок); каж­

дый из этих белков состоит из трех субъединиц: й,

~ и у. Аденилатциклаза, локализованная на внутрен­

ней поверхности IШазматической мембраны, катзли-

GTP

зирует образование сАМР из АТР в присyrствии ио­ нов магния (см. рис. 34.14).

То, что первоначально рассматривали как один белок с двумя функционально разными доменами, оказалось системой выдающейся сложности. Иссле­ дования, проведеlпlыIe в течение послеДIШX 15 лет, выявили биохимическую универсальность рецепто­ ров гормонов и обоих доменов аденилатциклазного

комплекса (GТР-регуляторного и каталитического)

ипозволили создать модель их функционирования (рис. 44.3). Модель позволяет понять, каким обра­ зом пептидные гормоны стимулируют или ингиби­ руют образование сАМР.

Две параллельные системы, стимулирующая (8)

иингибирующая (i), сопряжены с одной и той же ка­

талиmческой молекулой (с). Каждая система со­ стоит из рецептора- ~ или Rj - и регуляторного

комплекса- G. и G j. О. и Oj являются тримерами, состоящими из Й-, ~- и у-субъединиц. По-видимому, субъединицы ~ и у в обоих тримерах идентичны. Раз­ личающиеся й-субъединицы обозначают соответ­

ственно й. (мол. масса 45000) и Q j (мол. масса 41 000).

Связьшание гормона с ~ или R приводит К опосре­

дованной рецептором активации G-белка, что влечет

за собой Mg2+ -зависимое связывание GTP й-

GTP

GTP

Q-GТP

субъединицей с отделением от нее Р- и у-субъединиц.

аРу =GTP a·GTP + Ру.

GТРаза

Субъединица а•обладает GТРазной активностью; гидролиз GTP ведет к переходу ее активной формы as • GTP 8 неактивную и восстановлению тримерной структуры комплекса Gs • Действие холерного токси­

на- необратимого активатора аденилатциклазы­

основано на том, что он вызывает АDР-рибо­

зилирование us-субъединицы и тем самым инак­ тивацию GТРазы; иными словами, он фиксирует as- субъединицу в активной форме. еубъединица а; тоже является GТРазой; однако ее комплекс с GDP (а, . G DР) плохо диссоциирует. Реактивация а, проис­ ходит путем обмена GTP на GDP. Коклюшный ток­ син необратимо активирует аденилатциклазу пос­ редством АDР-рибозилирования аj-субъ­ единицы; при этом а; теряет способность активиро­ ваться. Другой необратимый активатор аденилатЦИ­ клазы-NаF; судя по тому, что его эффект на белки Gs и G j примерно одинаков, можно предположить, что он воздействует и на a s-' и на аj-субъединицы.

Какова роль каждой из субъединиц- а, Р и у,- в точности пока не установлено. Можно высказать две гипотезы. Первая: а•- и аj-субъединицы неконкурент­

но взаимодействуют с каталитическим доменом (С)

аденилатциклазы, оказывая соответственно проти­

какого-то дефекта на пострецепторном уровне Это может быть частичная недостаточность G-белка (ве­ роятно, только аs-субъединицы), вследствие которой

нарушено сопряжение между связыванием гормона

и активацией аденилатциклазы; встречаются случаи, когда образование сАМР в ответ на действие птг

протекает нормальным образом, но отсутствует

эффект сАМР на метаболические реакции. Не удиви­

тельно, что у больных с псевдогипопаратиреоидиз­

мом часто наблюдается нарушение клеточного отве­

та и на другие гормоны, в том числе на тег, глюка­

гон и Р-адренергические агенты.

Протеинкиназа

В прокариотических клетках сАМР связывается со специфическим белком, называемым катаболиче­ ским регуляторным белком (КРБ); этот белок связы­ вается непосредственно с ДНК и воздействует на

экспрессию генов. Аналогия между этим эффектом

и описанным выше действием стероидных гормонов очевидна. В эукариотических клетках сАМР связы­ вается с протеинкиназой- гетеротетрамерным бел­ ком, состоящим из двух регуляторных (R) и двух ка­ талитических (е) субъединиц. Связывание сАМР протекает следующим образом:

4 сАМР + R2C2 ~ J!..2 . (4сАМР) + 2С.

воположные эффекты; конечный результат в этом случае зависит от соотношения активных а5 и a j • Од­

нако оказалось, что в изолированной системе актив­

ная аj-субъединица очень слабо ингибирует С. По­

видимому, верна вторая гипотеза, согласно которой

Р-субъединица Gj-белка ингибирует as; при этом субъ­

единица a j , связывающая Р, выступает как антиин­ гибитор аденилатциклазы, но сама по себе не обла­ дает прямым эффектом.

Многие компоненты циклазной системы, в том

числе каталитическую субъединицу, удалось полу­ чить в очищенном виде, и сейчас уже ясно, что суще­

ствует целое семейство G-белков. Так, очень близки к G-белку аденилатциклазы трансдуцин (белок, уча­ ствующий в сопряжении света с фотоактивацией сет­ чатки глаза) и продукты гаs-онкогенов; из ткани го­ ловного мозга выделен уникальный белок Go; дру­ гие, пока еще мало изученные белки этого ряда, по­

видимому, участвуют в транспорте ионов кальция

и калия или же метаболизме фосфоинозитидов. Значение этих компонентов выявляется в таком

«природном эксперименте» как псевдогипопарати­

реоидизм. Этот синдром характеризуется гипокаль­

циемией игиперфосфатемией (биохимическиепризна­ ки гипопаратиреоидизма) и рядом врожденных де­

фектов; при этом функция паратиреоидной железы не нарушена: биологически активный птг секрети­

руется в большом количестве. Однако органы­

мишени этих больных резистентны к гормону из-за

Комплекс R2C2 лишен ферментативной активно­ сти, но при связывании сАМР с R-субъединицами происходит диссоциация R и С, и тем самым активи­ руется С-субъединица (рис. 44.4). Последняя катали­

зирует перенос концевой (у) фосфатной группы от

АТР (Mg2+) на остаток серина или треонина в раз­

личных белках. Участками фосфорилирования обыч­

но служат последовательности -Arg-Arg-X-Ser- и -Lys-Arg-X-X-Ser-, где Х-любая аминокислота.

Первоначально были описаны две протеинкина­

зные активности: cAMP-зависимая И cAMP-не­

зависимая. Однако, как видно из табл. 44.4, все ока­

залось значительно сложнее, поскольку фосфорили­

рование белков по современным представлениям-

один из важнейших регуляторных механизмов. Все перечисленные в табл. 44.4 киназы представляют со­ бой уникальные соединения, очень разнообразные по субъединичной структуре, молекулярной массе, способности к аутофосфорилированию, КМ дЛЯ Атр и субстратной специфичности.

Наиболее подробно изучены cAMP-зависимые

протеинкиназы 1 и п. у этих ферментов общие е­

субъединицы и разные R-субъединицы. Первона­

чально протеинкиназы разделили на два типа, осно­

вываясь на различии поверхностного заряда и соот­

ветственно условий элюции с ионобменной хромато­ графической колонки (протеинкиназа 1- менее ки­ слый белок и элюируется более слабым солевым ра­

створом по сравнению с протеинкиназой П). В боль-

Неактивная

протемНК8наза

5'·АМР

Активная

протеинкиназа

~

Б"~П1""'ИИ

Фосфатазы

ФИ3ИОllогические ЭФФекты

шинстве тканей присутствуют обе формы фермента,

но существуют большие видовые и тканевые разли­ чия в распределении изоформы 11. Как показали ра-

Таблица 44.4. Протеинкиназы, полученные в очищенном

виде

Гормон-чувствительные

Кальций/кальмодулин-зависимые киназы

Кальций/фосфолипид-зависимые киназы cAMP-зависимая киназа 1 и 11 cGMP-зависимая киназа

Тирозинкиназа, зависимая от фактора роста эпидер-

миса

Киназа насекомых, зависимая от циклических нуклео­

ТИДов

Инсулин-зависимая тирозинкиназа

Киназа легких цепей миозина

Киназа фосфорилазы

Киназа пируватдегидрогеназы

Гормон-чувствительность ие обнаружена Киназа 11 казеина

дц-РНК-зависимая киназа фактора элонгации 2а Гемин-зависимая киназа фактора элонгации 2 а Киназа 1, активируемая протеазой

боты последних лет, протеинкиназы 1 и Н по­ разному отвечают на добавление определенных ком­ бинаций аналогов сАМР; использование такого под­

хода позволяет определить, какая из изоформ опос­

редует специфический биологический о fBeT. Некото­

рые данные указывают также на то, что под дей­

ствием гормонов происходит избирательная актива­

ция протеинкиназы типа 1 либо Н.

В действии гормонов участвуют еще нескодько протеинкиназ. Роль некоторых из них показана на рис. 44.5 и в последующих разделах этой главы. Ки­

назы, зависимые от эпидермального фактора роста и инсулина, уникальны тем, что эта ферментативная

активность локализована в рецепторе гормона

и проявляется при связывании лиганда с рецептором

(см. гл. 51). Другая их особенность состоит в том. что они фосфорилируют преимущественно остатки

тирозина, что редко встречается в клетках млекопи­

тающих. Какую роль эти ассоциированные с рецеп­

тором киназы играют в механизме действия гормо­

на, пока не ясно, но можно предположить, что гор­

мон запускает каскад реакций фосфорилирования, причем один либо несколько продуктов этого каска­

фосфорилирования. В некоторых случаях удалось

идентифицировать фосфопротеины. участвующие в соответствующих метаболических последователь­

ностях; однако для большинства перечисленных вы­

ше процессов такие фосфопротеины не обнаружены. Их определение могло бы быть полезным для выяв­ ления тканей-мишеней и было бы безусловно необ­ ходимым для количесrвенной оценки метаболиче­ ского ответа клеток. Многие белки, в том числе ка­ зеин, гистоны и протамин, могут подвергаться фо­ сфорилированию; иногда это фосфорилирование

может быть искусственным (т_е. протекающим

лишь в условиях in vitro) феноменом, полезным, од­

нако, для определения протеинкиназной активности. До последнего времени удавалось определить меха­

низм только тех эффектов сАМР, которые имеют место вне клеточного ядра. Однако описано воздей-

Действие гормонов. опосредованное увеличе­

нием концентрации сАМР, может быть прекращено

различными способами, в том числе путем гидроли­

за cAMP-фосфоДиэстеразами. Наличие этих гидро­ литических ферментов обеспечивает быстрый обо­

рот сигнального соединения (сАМР), а следователь­ но, и быстрое прекращение биологического процесса

тотчас после удаления стимулирующего гормона.

Фосфодиэстеразы сАМР существуют в двух формах:

с высокой и низкой Км., и сами служат объектом ре­

гуляции со стороны гормонов, а также внутрикле­

точных посредников, таких как кальций, действую­ щий, видимо, при участии кальмодулина. Ингибито­ ры фосфодиэстеразы, в первую очередь метилиро­

ванные производные ксантина, например кофеин,

увеличивают внутриклеточный уровень сАМР, тем самым воспроизводя и усиливая действие гормонов.

Внеклеточный сАМР

Некоторое количество сАМР выходит из клеток и может быть выявлено во внеклеточной жидкости.

Так, при воздействии глюкагона на печень либо ва­

зопрессина или ПТГ на почки повышается уровень сАМР соответственно в плазме крови и моче; на

этом основано диагностическое определение чув­

ствительности к гормону органа-мишени. У млеко­ питающих внеклеточный сАМР обладает слабой биологической активностью, а может быть, и вовсе

лишен ее, но у прокариот и низших эукариот это

чрезвычайно важныIй внеклеточный посредник.

ГуанилаТЦllКлаза, cGMP, cGMP-зависимая

протеинкиназа

Циклический GMP образуется из GTP под дей­ ствием фермента гуанилатциклазы, которая суще­ ствует в растворимой и мембраносвязанной формах.

Каждый из этих изоферментов обладает собствен­

ной кинетикой, физико-химическими и антигенными

свойствами. ОДНО время полагали, что действие cGMP функционально противоположно действию

сАМР. Сейчас уже ясно, что cGMP играет специфи­

ческую роль в действии гормонов. Существует се­

мейство пептидов, выделяемых тканью предсер­ ДИЙ,-атриопептиды, которые вызывают выделение натрия с мочой, диурез, расширение сосудов, тормо­

жение секреции алъдостерона. Эти пептиды (напри­ мер, натрийуретический фактор предсердий) связы­ ваются с мембранной гуанилатциклазой и активи-

гулятором разнообразных процессов, таких, как мы­

шечное сокращение, сопряжение стимул-секреция,

последовательность реакций свертывания крови, ак­

тивность многих ферментов, возбудимость клеточ­ ных мембран. Он является также внутриклеточным

посредником действия ряда гормонов.

Метаболизм кальция

Концентрация внеклеточного кальция (СаН) со­ ставляет 5 ммоль/л и регулируется очень строго (см. гл. Внутриклеточная концентрация свободных. ионов кальция гораздо ниже-О,I-lО мк.моль/л, а количество СаН, связанного с внутриклеточными органеллами (митохондриями и эндоплазмаТИ'lе­ ским ретикулумом), колеблется в пределах

мкмоль/л. Несмотря на этот 5000-10000-кратный

КOIщентрационный градиент и благоприятствующий

проникновению СаН трансмембранный электриче­ ский градиент, вход СаН в клетки резко ограничен.

Изменение концентрации СаН в цитозоле происхо­ дит по трем механизмам. Ряд гормонов (класса 11. Б) повышает проницаемость мембраны для СаН и тем

самым увеличивает вход в клетку Са2+. Это может

осуществляться по механизму Nа+/Са2 +-0бмена,

обладающему большой емкостью, но низким срод­ ством к Са2+. Существует также зависимый от АТРазы Са2 +/2Н+-насос, обеспечивающий выведе­ ние Са2+ из клетки в обмен на Н+. Этот механизм характеризуется высоким сродством IC Са2+, но ма­

лой емкостью и, по-видимому, ответствен за тонкую настройку уровня СаН в цитозоле. Наконец, возмо-

Современные представления о роли СаН как вну­

триклеточного посредника в действии гормонов ос­ нованы на двух наблюдениях. Во-первых, удалось количественно определить быстрые изменения вну­

триклеточной концентрации Са2 + - такие измене­

ния соответствуют роли внутриклеточного посред­

ника. Эти данные были получены разными метода­ ми, в том числе путем использования флуоресци­

рующих хелаторов СаН - квин-2 (Quin 2) и фура-2

(Fura 2). С помощью этих соединений можно количе­ ственно оценить быстрые изменения концентрации

СаН на субмикромолярном уровне. Второе важное наблюдение, указывающее на связь СаН с эффектом

гормонов, состояло в определении внутриклеточных

Аденилатциклаза Са 2+ -зависимая протеинкиназа

Са 2+/Mg 2+-АТРаза

Са 2+Iфосфолипид-зависимая протеинкиназа Фосфодиэстераза циклических нуклеотидов

Глицерол-З-фосфат-дегидрогеназа

Гликогенсинтаза

Гуанилатциклаза

Миозинкиназа

NАD-киназа

Фосфолипаза А2 Киназа фосфорилазы Пируваткарбоксилаза

Пируватдегидрогеназа

Пируваткиназа

мишеней действия этого иона: был обнаружен СаН -

зависимый регулятор фосфодиэстеразной активно­

сти, и это послужило основой для понимания того, каким образом СаН и сАМР взаимодействуют вну­

три клетки.

Кальмодудии

Кальций-зависимый регуляторный белок назван

кальмодулином; его мол. масса 17000, по структуре

и функции он гомологичен мышечному белку тропо­ нину С. Кальмодулин содержит четыре участка

связывания Са2 +. Связывание СаН по всем четырем

участкам ведет к заметному изменению конформа­ ции белка: большая часть молекулы приобретает

структуру а-спирали. Эти конформационные перехо­ ды определяют, видимо, способность кальмодулина

активировать или инактивировать определенные

ферменты. Взаимодействие ионов кальция с кальмо­ дулином (и соответствующее изменение активности последнего) в принципе сходно с процессом связыва­

ния сАМР с протеинкиназой, обеспечивающим акти­

вацию этого фермента. Кальмодулин часто оказы­ вается одной из многочисленных субъединиц сло­ жных белков и, как правило, участвует в регуляции

активности различных киназ, а также ферментов синтеза и распада циклических нуклеотидов. Список некоторых ферментов, прямо или косвенно (по­ видимому, через кальмодулин) регулируемых Са 2+,

приведен в табл. 44.5.

СаН-кальмодулин оказывает регуляторное влия­

ние не только на активность ферментов и транспорт

ионов, но и на функционирование многих структур­ ных элементов в клетке. К числу последних относит­

ся актин-миозиновый комплекс гладких мыщц, на­

ходящийся под ~-адренергическим контролем, а

Кальций как медиатор действия гормонов

Роль ионизированного кальция в действии гор­ монов доказывается следующими наблюдениями: эффект многих гормонов 1) исчезает в бескальцие­

вой среде или при истощении внутриклеточных запа­

сов СаН; 2) может быть имитирован с помощью

агентов, увеличивающих концентрацию СаН в цито­ золе, например СаН-ионофора A23187; 3) сопряжен с транспортом СаН в клетку. Все эти явления были довольно подробно изучены на клетках гипофиза,

гладких мышц, слюнных желез и на тромбоцитах; наиболее полно исследован механизм регуляции ме­

таболизма гликогена в печени вазопрессином и л­

адренергическими катехоламинами. Указанный ме­ ханизм схематически представлен на рис. 19.5 и 19.7.

Добавление а.-агонистов или вазопрессина к изо­

лированным гепатоцитам уже через несколько се­

кунд вызывает 3-кратное увеличение содержанияСаН в цитозоле (с 0,2 до 0,6 мкмоль/л). Это увеличение

предшествует такому же возрастанию активности

фосфорилазы; изучение каждого из указанных

эффектов показало, что они наблюдаются при сопо­ ставимых концентрациях гормона. а.-Антагонисты ингибируют повышение СаН в цитозоле; удаление гормона приводит к быстрому снижению как кон­ центрации Са2+ в цитозоле, так и количества фосфо­ рилазы а. Первоначально СаН поступает, очевидно,

из клеточных органелл, причем запасенного в них

СаН, видимо, достаточно для того, чтобы мог про­ явиться немедленный эффект гормона. Для более продолжительного действия необходим либо вход

Са2 + в клетку, либо торможение его выхода, осу­

ществляемого СаН-насосом. Последний процесс за­

ствием фермента киназы фосфорилазы Ь. В состав

этого фермента (в качестве его б-субъединицы) вхо­

дит кальмодулин, и активность фермента возрастает

при увеличении концентрации СаН в пределах 0,1-1

мкмоль/л, т. е. в тех же пределах, в каких содержание

ионов кальция в цитозоле печени повышается в при­

сутствии гормона. Связь между Са2 + и активацией фосфорилазы совершенно определенна.

С помощью СаН или путем фосфорилирования или обоими способами одновременно осуществляет­

ся регуляция целого ряда ключевых ферментов ме­ таболизма; к их числу относятся гликогенсинтаза,

глицерол-З-фосфат-дегидрогеназа, пируватдегид­ рогеназа, пируваткиназа и пируваткарбоксилаза. Остается не ясным, прямо ли участвует в этой регу­

ляции кальмодулин или же основная роль принадле­

жит недавно открытым протеинкиназам (СаН/каль­ модулин-зависимой либо СаН/фосфолипид-зави­

симой).

Роль продуктов превращения

фосфоинозитидов в Са+2-зависимом действии

гормонов

слоты, фосфоинозитола и полифосфоинозитидов

в соответствующих тканях-мишенях.

Можно привести еще несколько примеров. Так, через 5-1 О с после добавления ТРГ к клетках гипо­

физа в них заметно возрастает расщеП:Iение фосфои­

нозитидов фосфолипазой С; при этом повышается

уровень инозитолди- и трифосфатов в клетках и в ре­

зультате происходит мобилизация внутриклеточно­

го кальция. Это ведет к активации Са2 +-зависимой протеинкиназы, которая в свою очередь фосфорили­

рует ряд белков (один из них, вероятно, участвует

в высвобождении ТСГ). Кальций, по-видимому, слу­ жит также внутриклеточным медиатором действия ГнРГ на высвобождение ЛГ. Полагают, что в этом

процессе участвует также кальмодулин.

Роль кальция и продуктов расщепления полифо­

сфоинозитидов в действии гормонов представлена на рис. 44.5. Как видно из схемы, продукты гидроли­

за фосфоинозитидов служат вторыми посредника­ ми, а СаН - фактически третьим посредником. Схе­ му можно было бы дополнить тем, что в сопряжении событий, происходящих на мембране, с высвобожде­

нием Са2 + участвует, возможно, G-белок. Такая сло­

жнейшая сеть внутриклеточных посредников, по­

видимому, не уникальное явление.

Очевидно, что коммуникация между рецептором гормона на плазматической мембране и внутрикле­

точными резервуарами СаН должна осуществляться

с помощью какого-то сигнала. Наиболее вероятные

кандидаты на роль такого сигнала - продукты пре­

вращения фосфоинозитидов. Фосфатидилинозитол-

4,5-бисфосфат под действием фосфолипазы С гидро­

лизуется до миоинозитол-l,4,5-трифосфата и диацил­ глицерола (рис. 44.5). В гепатоцитах эта реакция на­ блюдается через несколько секунд после добавления

вазопрессина или адреналина. Как показано на раз­

личных препаратах мембран и целых органелл,

миоинозитол-Рз в концентрациях 0,1--0,4 мкмоль/л вызывает очень быстрое высвобождение Са2 +. По­

пытки воспроизвести действие гормона посредством

этого соединения (а это важный этап установления

взаимосвязи между ними) были не совсем успешны­ ми, вероятно потому, что трудно добиться прони­

кновения миоинозитола-Рз в клетку, а внутри клет­

ки он очень быстро гидролизуется. Другой про­ дукт гидролиза фосфоинозитида -1,2-диацилгли­

церол- активирует Са2 +-фосфолипид-зависимую

протеинкиназу за счет увеличения Км-фермен­

та по отношению к Са2 +. Вопрос о том, какую

роль играет этот процесс в действии СаН-зависи­

мых гормонов, в настоящее время исследуется.

Действие стероидогенных агентов, в том числе

АКТГ и сАМР в коре надпочечников; ангиотензина П, К+ , серотонина, АКТГ и дибутирил-сАМР в клу­

бочковой зоне надпочечников; ЛГ в яичниках; ЛГ и сАМР в клетках Лейдига (в семенниках), сопряже­ но с возрастанием концентраций фосфатидной ки-

3. ГОРМОНЫ С НЕИЗВЕСТНЫМ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫМ ПОСРЕДНИКОМ

Для многих важных гормонов внутриклеточный

посредник не идентифицирован. Любопытно, что

эти гормоны распадаются на две группы. Одну ИЗ них составляют инсулин, ИНСУЛИllоподобные факто­

ры роста (ИФР-l и ИФР-2) и ряд других факторов

роста, причем все они, видимо, происходят от обще­

го предшественника. Другая большая группа- это белки, принадлежащие генетически к семейству гор­

мона роста (гормон роста, пролактин, хориониче­

ский соматомаммотропин) и явно родственные ме­

жду собой (см. гл. 45). Указанные группы несколько

перекрываются, поскольку ИФР-I опосредует, по­

видимому, многие эффекты гормона роста. Оксито­

цин не входит ни в первую, ни во вторую группу.

Очень много усилий было затрачено на то, чтобы

выявить внутриклеточный посредник инсулина. В качестве кандидатов на эту роль рассматривали

целый ряд соединений: сАМР, cGMP, Н 20 2' са2+ И сам

инсуmrn. Неоднократно сообщалось об обнаружении в

тканевых экстрактах тех или иных «медиаторов»>­

производных белков или фосфолипидов, но до сих

пор ни один из них не выделеп и не охарактеризован.

Недавно было обнаружено, что рецептор инсулина

обладает собственной тирозинкиназной активно­

стью; это вызвало интерес к поиску каскада реакций

фосфорилирования, на основе которых можно было бы объяснить механизм действия инсулина. Указан-

ное наблюдение, к тому же не единичное, поскольку тирозинкиназной активностью обладает и фактор

роста эпидермиса, стимулировало изучение рецепто­

ра инсулина. Нужно отметить, что фактор роста из тромбоцитов тоже является тирозинкиназой, очень сходной со специфическими продуктами онкогенов v-sis и c-sis (соответственно вирусного и клеточного происхождения). При воздействии этого фактора ро­ ста на клетки-мишени (фибробласты, клетки глии или гладких мыщц) синтезируются продукты ряда

генов, вовлеченные в последующую репликацию

'Этих клеток.

По всей вероятности, в действии этой большой

группы гормонов используются совершенно разные

механизмы внутриклеточной сигнализации, но тра­

диционные посредники определенно в этом не уча­

ствуют.

ЛИТЕРАТУРА

Anderson J. Е. The effect of steroid hormones оп gene transcription. In: Biological Regulation and Development, Goldberger R. F., Yamamoto К. R. (eds.), Vol. 38, Hormone Action, Plenum Press, 1985.

Вlackmore Р. Е., Exton J. Н. Mechanisms involved in the ас­ tions of calcium dependent hormones. In: Biochemical Ас­ tion ofthe Hormones, Vol. 12, Litwack G. (ed.), Academic Press, 1985.

Catt К. J., Dufau М. L. Hormone action: Control of targct-cell fuпсtiоп Ьу peptide, thyroid, and steroid hormones. Pages 61-105. In: Endocrinology and Metabolism, Felig Р. е! al.

(eds.), McGraw-НiIl, 1981.

Codina J. е' al. Mechanism in the vectorial receptor-adenylate cyclase signal transduction, Adv. Cyclic Nucleotide Res.,

1984, 17, 111.

Enhancers and eukaryotic gcne expression. In: Сuпепt Сот­ munications in Molecular Biology, Gluzman У., Shenk Т. (eds.), Cold Spring Harbor Press, 1983.

Gilman А. G proteins and dual control of adenylate cyclase.

СеН, 1984, 36, 577.

Means А. R., Chafouleas J. G. Calmodulin in endocrine cells, Annu. Rev. Physiol., 1982, 44, 667.

Niall Н. D. ТЬе evolution of peptide hormones, Annu. Rev. Physiol., 1982, 44, 615.

О'Маllеу В. w. Steroid hormone action in eukaryotic cells, J. Clin. Invest., 1984, 74, 307.

Rasmussen Н. ТЬе calcium messenger system (2 parts), N. Engl.

J. Med.• 1986, 314, 1094, 1164.