Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_5555_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
6. Молекулярные механизмы внутриклеточной сигнализации в нервной ткани 101
Таблица 6.2
Функции βγ-димеров G-белков
Ингибирование аденилатциклазы
Активация аденилатциклазы II и IV (совместно с α-субъединицей)
Активация фосфолипазы С
β
Активация K
+
-каналов
Активация Ca
2+
-каналов
Активация фосфолипазы А
2
Активация фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K)
6.2. Эффекторные ферменты, ионные каналы и мембранные
переносчики, модулируемые G-белками
Основной функцией G-белков является декодирование информации о коли-
честве нейромедиатора, связавшегося с рецептором на клеточной поверхности, и
преобразование этой информации в изменение активности ферментов и ионных ка-
налов, опосредующих эффекты нейромедиатора. В качестве эффекторной молекулы
может выступать фермент, осуществляющий синтез или деградацию растворимого
вторичного мессенджера, ионный канал или мембранный переносчик (транспортер).
Системы вторичных мессенджеров могут быть компартментализованы, что
усиливает специфичность передаваемых ими сигналов. Например, один и тот
же рецептор может регулировать работу Са
2+
-канала при участии одного типа
G-белка в окончании аксона и активность фосфолипазы С
β
в окончаниях дендри-
тов при участии другого G-белка.
Уровень амплификации передаваемого сигнала посредством G-белков и их
эффекторов может определять, который из сигнальных механизмов оказывается
более предпочтительным в той или иной ситуации. Кроме того, ГТФазная актив-
ность некоторых G-белков может регулироваться особыми белковыми факторами,
получившими название белков-активаторов ГТФаз (GAP, от англ. GTPase-activating
proteins). GAP связываются с α-субъединицей G-белка и усиливают ее способность
гидролизовать ГТФ, при этом проявляя разное сродство к α-субъединицам разных
G-белков. Это позволяет тонко регулировать продолжительность работы различ-
ных сигнальных каскадов, опосредованных разными G-белками.
6.2.1. Роль аденилатциклазы в процессах сигнализации,
опосредованных G-белками
Уровень цАМФ в клетке регулируется соотношением интенсивности его син-
теза при участии аденилатциклазы и распада под действием фосфодиэстера-
зы. Активность каждого из этих ферментов может регулироваться независимо.
Аденилатциклаза является первым идентифицированным эффекторным фер-
ментом, активность которого регулируется G-белками. В настоящее время из-
102 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
вестны несколько изоформ аденилатциклаз, подверженных дифференциальной
регуляции со стороны как α-субъединиц, так и βγ-димеров (Taussig, Gilman, 1995).
G-белки способны как активировать, так и ингибировать аденилатциклазу.
Аденилатциклазы представляют собой крупные белки со средней молеку-
лярной массой порядка 120кДа, построенные по единому принципу: в молекулах
аденилатциклаз присутствует короткий цитоплазматический домен, за которым
следуют 6
трансмембранных доменов, а также высококонсервативный катали-
тический домен с молекулярной массой 35кДа, расположенный на цитоплазма-
тической стороне мембраны (см. рис.6.6). Каталитические домены различных
изоформ аденилатциклазы, так же как и гуанилатциклазы, имеют сходное строе-
ние. Именно этот домен отвечает за взаимодействие с G
s
-белком, связывает АТФ
и катализирует его превращение в цАМФ. Некоторые изоформы аденилатцикла-
зы могут также активироваться кальмодулином и имеют один кальмодулин-свя-
зывающий домен, который расположен в промежутке между каталитическим
доменом и 3-м и 4-м трансмембранными доменами.
Большинство известных аденилатциклаз активируются α
s
-субъединицами G
s
-бел-
ков. В клетках млекопитающих идентифицировано по меньшей мере 9 изоформ
аденилатциклазы, обозначаемых I–IX и отличающихся друг от друга особенностя-
ми механизмов их регуляции и тканевой специфичностью. Многие из этих изоформ
присутствуют во всех тканях. Однако известно, что аденилатциклаза I экспрессиру-
ется преимущественно в нейронах коры головного мозга, а аденилатциклазаIII—
в нейронах обонятельной луковицы. В нейронах и глиальных клетках головного
мозга присутствует также аденилатциклазаII. Аденилатциклазы V и VI присутству-
ют в основном в периферических тканях. Все известные изоформы аденилатциклаз
можно подразделить на 3группы на основе механизмов их регуляции (рис.6.7).
Рис. 6.7 — Три группы аденилатциклаз (АЦ). Все изоформы аденилатциклазы
активируются α
s
, но отличаются по способности активироваться Ca
2+
-кальмодулином и
димерами βγ, происходящими из ингибиторных G
i
-белков (Taussig, Gilman, 1995).
6. Молекулярные механизмы внутриклеточной сигнализации в нервной ткани 103
Группа А, включающая в себя аденилатциклазы I, III и VIII, содер-
жит Са
2+
-кальмодулин-связывающий домен и активируется комплексом
Са
2+
-кальмодулин. Группа Б, включающая аденилатциклазы II и IV, слабо акти-
вируется α
s
-субъединицами и βγ-димерами, однако эффективно активируется в
присутствии обоих этих факторов. Группа В включает в себя изоформы V, VI и IX,
которые отличаются от прочих аденилатциклаз механизмами их ингибирования.
Существует несколько механизмов ингибирования аденилатциклаз.
Во-первых, все аденилатциклазы могут до некоторой степени ингибироваться
βγ-димерами, высвобождаемыми в большом количестве из G
i
, G
0
и G
z
-белков, ко-
торые образуют комплекс с α
s
-ГТФ и смещают равновесие диссоциации в сторо-
ну восстановления трехмерного неактивного G-белка по закону действия масс.
Во-вторых, α-субъединицы и βγ-димеры G
i
, G
0
и G
z
-белков могут непосредственно
ингибировать аденилатциклазы группы А, а α-субъединицы G
i
- и G
z
-белков инги-
бируют аденилатциклазы группы В. В состав многих G-белков входят βγ-димеры,
ингибирующие аденилатциклазы группы А, но активирующие аденилатциклазы
группы Б. Однако не все G-белки присутствуют в клетке в количестве, достаточ-
ном для проявления таких эффектов. Для проявления активности βγ-димеров
требуется гораздо большая их концентрация, чем та, что необходима для α-субъ-
единиц. В частности, G
s
-белки присутствуют в клетках в низкой концентрации.
Поэтому, в то время как их α
s
-субъединицы способны активировать аденилат-
циклазу, концентрации их βγ-димеров оказывается недостаточно для проявле-
ния ингибирующего или активирующего действия на аденилатциклазу. Поэтому
основным источником βγ-димеров, модулирующих активность аденилатциклаз I
и II, являются, по-видимому, G
i
- и G
0
-белки, присутствующие в клетках в более вы-
сокой концентрации. Этим объясняется кажущееся противоречие в том, что ре-
цепторы, сопряженные с G
s
-белками, осуществляют трансдукцию сигнала только
через α
s
-субъединицу, в то время как рецепторы, сопряженные с G
i
-белками, реа-
лизуют свои эффекты как через α
i
-субъединицы, так и через βγ-димеры— даже в
том случае, если эти димеры одинаковы у G
s
- и G
i
-белка.
Передачу сигнала через аденилатциклазный механизм осуществляют десятки
различных рецепторов, используя при этом G
s
-белки для активации синтеза цАМФ
и G
i
- или G
0
-белки для его подавления. К нейромедиаторам, активирующим аде-
нилатциклазу, относятся такие биогенные амины, как норадреналин, адреналин,
дофамин, серотонин и гистамин, а также такие нейропептиды, как вазоактивный
интестинальный пептид (ВИП). В нейронах обонятельной луковицы присутствуют
особые срецифические G-белки, содержащие субъединицу α
olf
, которая выполняет
те же функции, что и α
s
-субъединица в других клетках. Действие одорантов опосре-
довано несколькими сотнями видов GPCR-рецепторов, сопряженных с G
olf
-белками,
активирующими аденилатциклазу III в нейроэпителиальных клетках. Многие ней-
ромедиаторы при воздействии на разные рецепторы способны активировать либо
G
i
-, либо G
0
-белки. Примерами таких нейромедиаторов являются ацетилхолин, до-
фамин, серотонин, норадреналин, а также опиоидные пептиды мозга.
104 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
Большое разнообразие свойств аденилатциклаз предполагает наличие у этих
ферментов интегративных возможностей. Например, аденилатциклазы I и II способ-
ны реагировать на одновременную стимуляцию нейронов двумя или более нейроме-
диаторами (Bourne, Nicoll, 1993). Аденилатциклаза I может активироваться как ней-
ромедиаторами, индуцирующими G
s
-белки, так и нейромедиаторами, вызывающими
повышение концентрации внутриклеточного Са
2+
. Эта изоформа аденилатциклазы
способна преобразовывать деполяризацию мембраны нейрона в повышение концен-
трации цАМФ в цитоплазме. В клетках существует множество механизмов, отвечаю-
щих за повышение концентрации внутриклеточного Са
2+
, включая потенциал-зависи-
мые Са
2+
-каналы, обеспечивающие приток ионов Са
2+
из межклеточного пространства
в ответ на деполяризацию мембраны, а также сигнальные механизмы, сопряженные
с G
q
-белками. Предполагается, что аденилатциклазы этого типа участвуют в форми-
ровании некоторых типов ассоциативной памяти, поскольку они способны устанав-
ливать связи между цАМФ-зависимыми и Са
2+
-зависимыми сигналами.
Активация аденилатциклазы II α
s
-субъединицами G
s
-белков зависит от присут-
ствия βγ-димеров, происходящих из G-белков, отличных от G
s
. Таким образом, дан-
ная изоформа аденилатциклазы работает как своего рода «детектор совпадений».
Как отмечалось выше, концентрации βγ-димеров G
s
-белков в цитоплазме клетки
недостаточно для того, чтобы они могли выполнять роль синергистов в активации
аденилатциклазы. Поэтому для достижения пороговой концентрации βγ-димеров
необходима активация второго рецептора, сопряженного с присутствующими в
избыточном количестве G
i
- и G
0
-белками. В тканях, в которых отсутствует адени-
латциклаза II, нейромедиаторы могут активировать рецепторы, сопряженные с
G
i
-белками, ингибирующими другие аденилатциклазы. В коре головного мозга и
гиппокампе, в которых присутствует аденилатциклаза II, нейромедиаторы могут
активировать рецепторы, сопряженные с G
i
-белками, одновременно с рецептора-
ми, сопряженными с G
s
-белками, что приводит в итоге к индукции синтеза цАМФ.
6.3. Фосфолипиды как источники вторичных мессенджеров
В качестве источника вторичных мессенджеров для G-белок-опосредованных
сигнальных механизмов могут выступать два фосфолипида, присутствующие в
составе клеточных мембран: фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат (ФИФ
2
) и фосфа-
тидилхолин (ФХ). Данные фосфолипиды являются предшественниками сразу трех
вторичных мессенджеров: диацилглицерола (ДАГ), инозитол-1,4,5-трифосфата
(ИФ
3
) и арахидоновой кислоты, а также ее метаболитов— эйкозаноидов. ИФ
3
, в
свою очередь, является мощным индуктором повышения концентрации внутри-
клеточного Ca
2+
, который также выполняет роль вторичного посредника в передаче
сигнала. Повышение концентрации внутриклеточного Ca
2+
достигается либо путем
его высвобождения из внутриклеточных депо, каковыми являются цистерны эн-
доплазматического ретикулума (ЭР), либо за счет открытия потенциал-зависимых
Ca
2+
-ионных каналов в клеточной мембране. В обоих случаях инициируется ток
6. Молекулярные механизмы внутриклеточной сигнализации в нервной ткани 105
Ca
2+
по электрохимическому градиенту в цитоплазму, где его концентрация ниже,
чем в цистернах ЭР или же в межклеточном пространстве. ДАГ, со своей стороны,
аллостерически активирует протеинкиназу С (ПКС, PKC) (Tanaka, Nishizuka, 1994).
Ионы Ca
2+
имеют несколько мишеней в цитоплазме клетки, главной из которых
является Ca
2+
-связывающий белок кальмодулин, который в комплексе с Ca
2+
акти-
вирует множество различных белков. Одним из таких эффекторов является Ca
2+
-
кальмодулин-зависимая протеинкиназа, которая регулирует активность большого
количества клеточных белков путем их фосфорилирования (Braun, Schulman, 1995).
Фосфатидилинозитол-зависимый сигнальный механизм, наряду с аденилат-
циклазным механизмом, является одним из главных сигнальных путей в нервной
ткани. Оба этих механизма имеют в целом похожую организацию. По аналогии с
аденилатциклазным механизмом, в котором активация G
s
-белка приводит в дей-
ствие аденилатциклазу, запуск фосфатидилинозитол-зависимого каскада начи-
нается с активации G
q
-белка, индуцирующего активность фосфолипазы С (ФЛС,
PLC). Данный механизм трансдукции сигнала опосредует эффекты таких медиа-
торов, как ацетилхолин (через рецепторы М1 и М3), серотонин (через рецепторы
5НТ2 и 5НТ1С), норадреналин (через рецепторы α1А и α1В), глутамат (через мета-
ботропные рецепторы mGluR), нейротензин, нейропептид Y и вещество Р.
Молекула фосфатидилинозитола (ФИ) состоит из остатка фосфатидной кис-
лоты (фосфатидата) и остатка мио-инозитола, присоединенного к ней фосфодиэ-
фирной связью (рис.6.8).
Рис. 6.8 — Структуры фосфатидилхолина и фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата.
Стрелками показаны связи, гидролизуемые различными фосфолипазами (фосфолипазой
А2, ФЛА2; фосфолипазой С, ФЛС; фосфолипазой D, ФЛD).
106 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
ФИ фосфорилируется фосфатидилинозитолкиназой с образованием ФИФ
2
.
При связывании с соответствующим G-белком ФЛС активируется и гидролизует
связь между гидроксильной группой при sn-3 остатка ДАГ и фосфатидилинози-
толом с образованием амфифильной молекулы ДАГ и водорастворимого ИФ
3
(рис.6.9).
В настоящее время у человека выделены и охарактеризованы 3класса фос-
фолипаз С, кодируемые двадцатью генами и обозначаемые соответственно
ПКСβ, ПКСγ и ПКСδ. Данные изоферменты имеют одинаковую структуру ката-
литического домена, но отличаются друг от друга регуляторными свойствами.
Различные изоформы ПКСβ активируются G-белками. ПКСγ участвует в передаче
сигналов, поступающих от ростовых факторов и опосредованных рецепторами,
обладающими тирозинкиназной активностью. ПКСδ присутствует главным обра-
зом в глиальных клетках головного мозга, где ее активность, по-видимому, моду-
лируется метаболитами арахидоновой кислоты.
Рис. 6.9 — Фосфатидилинозитол-зависимый механизм сигнализации
(Berridge, 1993).
6. Молекулярные механизмы внутриклеточной сигнализации в нервной ткани 107
Стимуляция рецептора, сопряженного с G
q
-белком, нейромедиатором при-
водит к активации ФЛС, которая гидролизует ФИФ
2
с образованием ДАГ и ИФ
3
.
ДАГ активирует ПКС, а ИФ
3
связывается со своим рецептором на поверхности
мембран ЭР, представляющий собой Ca
2+
-канал, что приводит к выходу Ca
2+
в ци-
топлазму.
ПКСβ может быть сопряжена с рецепторами нейромедиаторов через G
i
- или
G
q
-белки. Было показано, что ПКСβ-зависимый сигнальный механизм эффектив-
но подавляется действием токсина бактерии Bordetella pertussis, вызывающей
коклюш. При этом функцию активации ПКСβ выполняет βγ-димер, а не α
i
-субъе-
диница. Белки G
q
опосредуют сигнальный механизм, не чувствительный к коклю-
шевому токсину. Белок G
q
взаимодействует с ФЛСβ через α
q
-субъединицу. Вна-
стоящее время известно несколько изоформ ФЛСβ, каждая из которых имеет
специфические особенности регуляции G-белками. Одна из таких изоформ про-
являет наибольшее сродство к α
q
-субъединице, другая изоформа более чувстви-
тельна к воздействию димера βγ, происходящего, например, из белка G
i
, а третья
не подвержена регуляции со стороны G-белков.
6.3.1. Роль ДАГ в качестве вторичного мессенджера
Временной интервал продукции ДАГ в ответ на активацию клеточных рецеп-
торов указывает на комплексный характер его функционирования в качестве
вторичного посредника в передаче сигнала. Как отмечалось выше, ДАГ является
продуктом расщепления ФИФ
2
при участии ФЛСβ, активируемой белком G
q
. ДАГ
активирует ПКС, однако его действие быстро прекращается путем превращения
его в фосфатидат и далее вновь в различные формы глицерофосфолипидов.
Однако вслед за этим следует вторая фаза синтеза ДАГ, в результате которой
образуется гораздо большее его количество по сравнению с тем, которое проду-
цируется при расщеплении ФИФ
2
. Эта вторая фаза является более длительной и
может продолжаться в течение нескольких минут. Источником ДАГ в этом слу-
чае выступает реакция гидролиза одного из главных мембранных фосфолипи-
дов, фосфатидилхолина, при участии фосфолипазы D (ФЛD, PLD). ФЛD расщепля-
ет фосфодиэфирную связь в фосфатидилхолине с образованием фосфатидной
кислоты (фосфатидат) и холина, а последующее дефосфорилирование фосфа-
тидата приводит к образованию ДАГ. ФЛD-зависимый механизм генерации ДАГ
участвует в передаче сигналов, поступающих от многих митогенов и факторов
роста, и может активироваться различными путями, в том числе и посредством
активации G-белков.
Таким образом, ДАГ-зависимая сигнализация носит двухфазный характер.
На первом этапе активация клеточных рецепторов приводит к образованию ИФ
3
и ДАГ из ФИФ
2
. Повышение в клетке уровня ИФ
3
приводит к высвобождению в
цитоплазму Ca
2+
из внутриклеточных депо, что приводит, вместе с образовав-
шимся ДАГ, к первичной активации ПКС. На втором этапе происходит активация
ФЛD, что приводит к генерации вторичного пула ДАГ, происходящего из фосфа-
108 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
тидилхолина, и вторичной активации ПКС. Если на фоне этого происходит также
активация ФЛА
2
, то из ФИФ
2
и фосфатидилхолина также высвобождается арахи-
доновая кислота.
Помимо ПКСβ, фосфолипид-зависимые механизмы трансдукции сигнала
в нервной ткани также могут быть опосредованы ПКСγ, активность которой
регулируется рецепторами, обладающими тирозинкиназной активностью.
Активация тирозинкиназных рецепторов факторами роста и митогенами, та-
кими как, например, фактор роста эпидермиса (EGF, от англ. epidermal growth
factor), приводит к аутофосфорилированию данных
рецепторов по остаткам
Tyr. Появление остатков фосфотирозина в молекуле рецептора приводит к
привлечению и активации эффекторных белков, в том числе ПКСγ, имеющих в
своем составе SH2-домены, гомологичные сигнальному белку Src (от англ. Src
homology domain 2), которые способны распознавать участки молекул рецепто-
ров, содержащих остатки фосфотирозина, и вызывать транслокацию ПКСγ в те
участки клетки, где расположены активированные рецепторы. После присоеди-
нения к рецептору ПКСγ также подвергается фосфорилированию по остаткам
Tyr и активируется. Активированная таким образом ПКСγ гидролизует ФИФ
2
с
образованием ИФ
3
и ДАГ.
6.3.2. Роль ИФ
3
в качестве вторичного мессенджера
Основной функцией ИФ
3
является высвобождение Са
2+
из его внутриклеточ-
ных депо. В состоянии покоя концентрация Са
2+
в цитоплазме нейронов составля-
ет порядка 100нМ, в то время как концентрация Са
2+
в межклеточном простран-
стве гораздо выше и составляет 1,5–2мМ. Такое различие во внутриклеточной
([Са
2+
]
i
) и внеклеточной ([Ca
2+
]
o
) концентрациях Са
2+
создает значительный элек-
трохимический градиент с реверсивным потенциалом более 100мВ. Ионы Са
2+
являются одними из главных вторичных мессенджеров в нейронах, но в то же
время могут обладать и нейротоксическим действием. В связи с этим в нейро-
нах в ходе эволюции выработались защитные механизмы, позволяющие под-
держивать уровень [Са
2+
]
i
на сравнительно низком уровне в промежутках между
поступлениями стимулирующих импульсов. Основная роль в поддержании низ-
кого уровня [Са
2+
]
i
принадлежит мембранным ферментам: Na
+
/Ca
2+
-обменнику и
Са
2+
-АТФазе. В плазматической мембране нейрона данные ферменты-переносчи-
ки обеспечивают активный транспорт ионов Са
2+
из цитоплазмы во внеклеточ-
ное пространство. Кроме того, Са
2+
-АТФаза, находящаяся в мембранах ЭР, осу-
ществляет активный транспорт Са
2+
из цитоплазмы в цистерны ЭР. В цистернах
ЭР большая часть Са
2+
находится в связанном состоянии с белками, обладаю-
щими низким сродством к этим ионам. Это обеспечивает, с одной стороны, воз-
можность аккумулировать Са
2+
в цистернах ЭР, а с другой— возможность реали-
зации мощного Ca
2+
-тока в цитоплазму при открытии Са
2+
-каналов в мембранах
ЭР, которые являются основной мишенью для ИФ
3
. Рецептор ИФ
3
представляет
собой мембранный белок ЭР, функционирующий как Са
2+
-ионный канал, широко
6. Молекулярные механизмы внутриклеточной сигнализации в нервной ткани 109
представленный во всех отделах нервной системы, и в особенности в ткани моз-
жечка. Исследование структуры рецептора ИФ
3
показало, что он представляет
собой мембраносвязанный гликопротеин с молекулярной массой 313кДа, имею-
щий один сайт связывания ИФ
3
, расположенный в N-концевом домене, обращен-
ном в цитоплазму клетки. Образуемый им Са
2+
-ионный канал состоит из четырех
субъединиц описанного типа. С-концевая часть молекулы рецептора включает в
себя 8трансмембранных доменов, собранных в тетрамерный кластер и участву-
ющих в формировании ионного канала. Высвобождение Са
2+
из цистерн ЭР под
действием ИФ
3
носит кооперативный характер и характеризуется коэффициен-
том Хилла 2,7. В связи с этим даже небольшое увеличение концентрации ИФ
3
в
цитоплазме оказывает мощный эффект на высвобождение Са
2+
.
Структура рецептора ИФ
3
во многом аналогична структуре описанного ранее
рецептора рианодина (RyR), функционирующего в качестве Ca
2+
-зависимого кана-
ла в мышцах и головном мозге. Рецептор RyR представляет собой гомотетрамер-
ный белок, состоящий из четырех субъединиц с молекулярной массой 560кДа
каждая. В мышцах RyR активируется при изменении мембранного потенциала,
регистрируемого дигидропиридиновым рецептором, сигнал от которого переда-
ется к RyR путем прямого белок-белкового взаимодействия. В клетках других тка-
ней RyR активируется либо ионами Ca
2+
, либо циклической АДФ-рибозой (cADPR)
(рис.6.10).
Рис. 6.10 — Строение молекулы циклической АДФ-рибозы (cADPR).
В мозге рецепторы ИФ
3
и RyR имеют различную локализацию, что указывает
на их различную роль в Са
2+
-зависимой сигнализации. Например, рецепторы ИФ
3
представлены преимущественно в клетках Пуркинье мозжечка, а также в ней-
ронах СА1 гиппокампа, в то время как RyR в большей степени представлены в
нейронах зубчатой извилины и СА3нейронах гиппокампа. Исследования, прове-
денные с помощью методов электронной микроскопии, показали, что в нейронах
110 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
гиппокампа рецепторы ИФ
3
чаще располагаются в стволах дендритов, а также в
теле нейрона, в то время как рецепторы RyR в большей степени представлены в
аксонах, шипах дендритов и прилегающих к ним участках стволов дендритов.
Выключение сигнала, передаваемого при помощи ИФ
3
, происходит посред-
ством его дефосфорилирования с образованием инозитола. Инактивация ИФ
3
может инициироваться либо превращением его в инозитол-1,4-дифосфат, либо,
наоборот, фосфорилированием ИФ
3
на первом этапе в тетракисфосфат, который
затем подвергается дефосфорилированию по альтернативному пути. Оба эти ме-
ханизма реализуются при участии фермента, отщепляющего фосфатную группу
в положении С1. Полное дефосфорилирование приводит к образованию инози-
тола, который далее включается в пути метаболизма. Вторичное использование
инозитола, образующегося при дефосфорилировании ИФ
3
, является чрезвычай-
но важным, поскольку большинство тканей не способно синтезировать инози-
тол de novo. Таким образом, фосфатазы не только осуществляют терминацию
ИФ
3
-зависимой сигнализации, но также и способствуют сохранению пула инози-
тола в клетках. Фосфатаза, осуществляющая дефосфорилирование ИФ
3
по поло-
жению С1, селективно ингибируется ионами Li
+
. С этой особенностью связано,
в частности, использование солей Li
+
для лечения маниакально-депрессивного
синдрома, поскольку ингибирование данной фосфатазы приводит к истощению
пула инозитола, а следовательно, ФИФ
2
, и ингибированию данного механизма
сигнализации в нейронах, характеризующихся его повышенной активностью.
6.3.3. Роль фосфолипазы А
2
, арахидоната
и различных метаболитов инозитола
во внутриклеточной сигнализации
Фосфолипаза А
2
отщепляет остаток жирной кислоты в положении sn-2 ДАГ.
Жирнокислотный состав фосфолипидов является довольно гетерогенным. При
этом в положении sn-1 ФИФ
2
чаще всего находится стеариновая кислота, а в по-
ложении sn-2— арахидоновая, которая и высвобождается при гидролизе ФИФ
2
под действием ФЛА
2
. Арахидоновая кислота состоит из 20 атомов углерода и
содержит 4 двойные связи в цис-конфигурации. Показано, что ФЛА
2
может ак-
тивироваться как α-субъединицей, так и βγ-димерами G-белков. Однако инди-
видуальный G-белок, отвечающий за активацию ФЛА
2
, в настоящее время не
идентифицирован. Установлено, что ФЛА
2
может активироваться митоген-акти-
вируемыми протеинкиназами (МАПК, MAPK, от англ. mitogen-activated protein
kinases) в ответ на воздействие митогенов и факторов роста. Фосфорилирование
ФЛА
2
приводит к ее транслокации к мембране клетки, где она осуществляет ги-
дролиз мембранных фосфолипидов. Арахидоновая кислота обладает как соб-
ственной биологической активностью, так и выступает в качестве исходного суб-
страта для синтеза простагландинов и лейкотриенов и может, как и некоторые
другие цис-ненасыщенные жирные кислоты, модулировать работу K
+
-каналов,
активность ФЛСγ и некоторых изоформ ПКС.
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана