Механизм действий гормонов:

Все гормоны могут воздействовать по 3-м механизмам:

1. Мембранный

2. Мембранно-внутриклеточный

3. Цитозольный или внутриклеточный

1. Мембранный механизм в чистом виде не встречается.

Рецепторы к гормону (Г) располагаются на поверхности плазматической мембраны. Под воздействием рецептора соединенного с гормоном из цитозоля в мембрану встречаются транспортные белки, без которых невозможно функционирование систем транспорта.

В результате в зоне окружения рецептора происходит открытие транспортных белковых каналов. В клетку поступают различные ионы, глюкоза, аминокислоты.

ионы глюкозы

Г

Re

ионы глюкозы

транспортные канальные белки

2. Мембранно-внутриклеточный механизм.

Характерен для гормонов белково-пептидной природы и катехоламинов.

Рецепторы располагаются на поверхности мембраны клетки. Гормон соединяется с мембранным рецептором, но в клетку не попадает. После взаимодействия Г Re меняется конформация Re и происходит образование вторичных посредников – внутри клетки.

Это вещества реализующие действие гормона на внутриклеточном уровне: ц-АМФ, ионы Ca²⁺, диглицериды, инозитолтрифосфат (ИФ₃), ц-ГМФ, NO^..

Образование вторичных посредников

Гормон, взаимодействуя с рецептором, приводит к образованию ц-АМФ, действует через трехкомпонентную систему, включающую: белок-рецепторов, G-белок и E-аденилатциклазу. Образующийся под действием аденилатциклазы ц-АМФ из АТФ , активирует протеинкиназу А, фосфорилирующего ферменты и белки.

G-белок состоит из 3х субъединиц: α, β, γ.

В отсутствие гормона α-субъединица G-белка связана с ГДФ. Образование комплекса гормон-рецептор приводит к конформационным изменениям α субъединицы, замене ГДФ на ГТФ и отщеплению димера β-r от α-ТТФ.

В случае рецепторов сопряженных с G_{s(стимулирующие)} –белком , α_s–ГТФ активирует E-аденилатциклазу.

В случае рецепторов сопряженных с G_{i(ингибирующие)} –белком, α_i – ГТФ ингибирует аденилатциклазу.

Примеры:

• Гормоны активирующие аденилатциклазу: кортикотропин, глюкагон, катехоламины (через B₁ и B₂ рецепторы), паратгормон, вазопрессин, (через V₂ рецепторы), тиреотропин.

• Гомоны ингибирующие аденилатциклазу: ангиотензин II, катехоламины (через α₂ рецепторы).

Другая система, генерирующая цГМФ, сопряжена с Е-гуанилатциклазой, которая переводит ГТФ в цГМФ подобно аденилатциклазе.

!Молекулы ц-ГМФ могут активировать ионные каналы, присоединяясь к белковым субъединицам, что приводит к открытию канала и прохождению ионов.

Либо, молекулы цГМФ могут активировать ц-ГМФ-зависимую протеинкиназу G, участвующую в формировании Е и белков.

Например, Е-фосфодиэстераза активируется в результате фосфорилирования протеинкиназой G и гидролизует цАМФ до АМФ.

ион

Схема: Механизм действия гормонов через цАМФ и цГМФ

Г

Физиологический ответ

Белок-Фи +АДФ

Белок +АТФ

E неакт цАМФ зависимая

протеинкиназа

E акт цАМФ зависимая

протеинкиназа

цАМФ (цГМФ)

АТФ

(ГТФ)

цГМФ

цГМФ

α

β

α

ГТФ

ГДФ

ГТФ

α

ГДФ

β

α

ион

Аденилатциклаза (гуанилатциклаза)

R

Другими вторыми посредниками являются диацилглицерол и инозитол-трифасфат (содержит 3 остатка H₃PO₄). После взаимодействия гормона с рецептором в межмембранном пространстве активируется фермент фосфолипаза C, прикрепленная к внутренней поверхности рецептора.

Этот фермент катализирует распад ФЛ в мембране, а точнее фосфатидил инозитол-4,5-бифосфата на два вторичных посредника: инозитол-три-фосфат и диацилглицерол.

фосфатидил инозитол-4,5-бифосфат (ФИФ₂)

О

R₁

Н₂С-О-С

R₂

О

НС-О-С

OPO^2-₃

OPO^2-₃

OH

H₂O

OH

OPO^2-₃

C

C

C

C

О

C-O-PO^2-₃ + ДАГ

C

фосфолипаза С

C-O-PO^2-₃

СH₂-O-P-O-C

О

Н₂С-О-С

C

C

C

C

О

О

R₁

OH

OH

OH

OH

инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ₃)

R₂

НС-О-С

Н₂С-ОН

Инозитол-три-фосфат (ИФ₃) усиливает выброс ионов Са²⁺ из MX и внутриклеточных запасов в цитоплазму клетки. Затем ионы Са²⁺ ведут себя как вторичные посредники, вызывал сокращения мышц, а также ионы Са²⁺ связываются с белком кальмодулином, который в гладких мышцах вызывает сокращение и активирует E-протинкиназы, фосфорилирующие белки.

ДАГ- активирует Е-протеинкиназу С, которая затем фосфорилирует большое количество белка, формирующего клеточный ответ.

Схема: Механизм действия гормонов белково-пептидной природы через фосфотидилинозитол-4-5-биофосфат.

Г

Re

Е фосфо

липаза С

ДАГ

инозитол три

фосфат

фосфотидил инозитол

4,5-бифосфат

неакт протеин

киназа С

инозитол три

фосфат усиливает

выброс Ca²⁺ из ЭПР и МХ

акт протеин

киназа С

Белок –PO^-₄

Белок +АТФ

ЭПР Са

связывается с кальмодулином

Ca²⁺

мышечное сокращение

ответ клетки

активация протеинкиназы

фосфорилирование белков

Передача сигналов через рецепторы, сопряженные с ионными каналами.

Рецепторы, cопряженные с ионными каналами являются интегральными мембранными белками, состоящими из нескольких субъединиц. Они действуют одновременно как ионные каналы, и как рецепторы, которые связываются с гормонами, либо нейромедиатором.

По такому типу работает ацетилхолин. Рецептор к нему состоит из 5 субъединиц: α₂, β, γ, σ, которые образуют канал. При присоединении двух молекул ацетилхолина с наружной стороны к центрам связывания

(α₂-субъединицы) все субъединицы меняют свою конформацию и канал переходит в открытое состояние. В результате в клетку постулат ионы Na⁺. В отсутствие ацетилхолина канал закрыт.