16. Опишите аденилатциклазную сигнальную систему клетки.

цАМФ – вторичный посредник. Образуется в клетке под действием гормонов гипофиза (ТТГ, ЛГ, МСГ, ФСГ. АКТГ), кальцитонин, соматостатин, глюкагон, паратгормон, адреналин (через α₂- и β-адреноРецепторы), вазопрессин (через V₂-Рецепторы). Продуцируется АЦ:

АТФ ↔ цАМФ + ФФ_н

Свободная энергия гидролиза образовавшейся фосфодиэфирной связи близка к макроэргической, ∆G реакции ≈0 стандартных условиях, но АТФ>цАМФ на несколько порядков, а РР необратимо гидролизуется в сопряженной реакции с высвобождением 1 макроэргической связи. разрушаются 2 макроэргические связи Р≈О и образованием 1 высокоэнергетической фосфодиэфирной связи.

АЦ - интегральный белок плазматических мембран, активный центр расположен на внутренней мембране. Базальная активность АЦ в клетках низки. Имеет рецепторную и каталитическую с-ед.

Р+Г - диссоциацию ГДФ и связывание ГТФ (G-белок) - Каталитическая с/е АЦ + α G-белка (с ГТФ)- активируется. При гидролизе ГТФ до ГДФ α-СЕ Gб теряет способность взаимодействовать с АЦ – неакт.

1 мол-ла H-R переводит в активное состояние 10 мол-л АЦ. Скорость синтеза цАМФ зависит от активности ГТФазы: гидролиз ГТФ - распад каталитически активного комплекса. цАМФ уменьшает сродство R-H (- обр св).

Активность АЦ контролируют 2 типа G-белков: s (активирует) и i (ингибирует). Активация рецепторов, сопряженных с Gi-белками, направлена на быструю инактивацию АЦ, активированной Gs-сопряженными рецепторами. В более сложных ситуациях Gi-белки действуют, минуя АЦ.

ФДЭ гидролизует цАМФ в АМФ. Внутриклеточные активности ФДЭ в отношении цАМФ и цГМФ зависят от соотношения концентраций этих нуклеотидов и действия регуляторов этих ферментов.

Благодаря одинаковым активностям ФДЭ и АЦ, содержание цАМФ может поддерживаться на базальном уровне длительное время. При активации АЦ гормоном - скорость синтеза резко повышается и начинает превышать скорость деградации. Повышение уровня цАМФ приводит к ускорению работы ФДЭ (фосфорилирование Са каналов приводит к повышению концентрации Са²⁺, который активирует Са²⁺-зависимую ФДЭ).

Протеинкиназа –внутриклеточный фермент, через который цАМФ реализует свой эффект. ПК может существовать в 2 формах: В отсутствие цАМФ - тетрамерного комплекса R₂C₂ (неакт). Комплекс R₂C₂ прикрепляется к мембране: Некоторые формы ПКА "заякориваются" с помощью алифатического остатка миристиновой кислоты каталитических субъединиц. Во многих тканях ПКА связана с "заякоренным" белком AKAPS. В присутствии цАМФ - обратимо диссоциирует: цАМФ₄ + R₂C₂ → цАМФ₄R₂+ С + С, - фосфорилирование белков и ферментов (киназа фосфорилазы гликогена, гликогенсинтаза, ТАГ-липаза) по серину и треонину.

Из 8 изоформ АЦ: 4 - Са²⁺-зависимые - позволяет клетке интегрировать активность 2 основных вторичных посредников цАМФ и Са²⁺.

Каскад активации АЦ-системы можно описать схемой:

1) Г + R_s и образование комплекса [Г][R];

2) присоединение [Г][R] к G-ГДФ снижает сродство α-субъединицы G_s -белка к ГДФ и увеличивает сродство к ГТФ. ГДФ замещается на ГТФ, комплекс [Г][R][0-ГТФ]; диссоциирует и отделяется комплекс αGs-ГТФ, обладающий сродством к АЦ: [Г][R][0-ГТФ] → [Г][R] + α-ГТФ + βγ;

3) α-субьединица изменяет конформацию АЦ и активирует (Gs α )/ингибирует (Giα), изменяя скорость образования цАМФ из АТФ;

4) конформационные изменения в комплексе [α-ГТФ][АЦ] стимулируют повышение ГТФ-фосфатазной активности α-субъединицы. Протекает реакция дефосфорилирования ГТФ, и один из продуктов реакции - неорганический фосфат (P_i) отделяется от α-субъединицы, а комплекс [α-ГДФ] сохраняется; скорость гидролиза определяет время проведения сигнала;

5) образование в активном центре α-СЕ молекулы ГДФ снижает его сродство к АЦ, но увеличивает сродство к βγ-субъединицам. G_s-белок возвращается к неактивной форме;

6)если Рецептор связан с активатором, например гормоном, цикл функционирования G_s белка повторяется.