Механизм действия гормонов, взаимодействующих

с 7-ТМС-рецепторами

Первый этап действия гормона заключается во взаимодействии гормона с 7-ТМС-(R) (к ним относятся α- и β-адренергические рецепторы, рецепторы гистамина, серотонина, соматостатина, гликопротеиновых гормонов, глюкагона, паратирина, кальцитонина, гормонов гипоталамуса).

Второй участник передачи гормонального сигнала — G-белки. Обнаружены:

1) большие, состоящие из нескольких субъединиц G-белки (связаны с мембранами);

2) низкомолекулярные, состоящие из одной полипептидной цепи (цитозольные).

Все G-белки обладают ГТФазной активностью, и их конформация зависит от того, связаны ли они в данный момент с ГДФ или ГТФ. Мембранный G-белок состоит из 3 субъединиц: α, β и γ (рис. 22.1).

Внеактивном состоянии три субъединицы соединены вместе, и α-субъединица связана с ГДФ. После присоединения гормона к 7-ТМС-(R) и взаимодействия гормон-рецепторного комплекса с G-белком в последнем происходит замена ГДФ на ГТФ, вследствие чего G-белок диссоциирует с образованием свободной α-субъединицы и димера субъединиц β, γ. Затем α-субъединица перемещается по мембране и взаимодействует с мембраносвязанными ферментами (аденилатциклазой или фосфолипазой С), катализирующими образование низкомолекулярных вторичных посредников. Продолжительность эффекта G-белка определяется ГТФазной активностью его α-субъединицы: после гидролиза ГТФ до ГДФ действие субъединицы прекращается и G-белок возвращается в исходное тримерное состояние

Аденилатциклаза. Различные типы аденилатциклаз реагируют с α-субъединицами, выполняющими разные функции: если связывание осуществляется с α_s-субъединицей G-белка, то фермент активируется, если с α_I-cубъединицей, то ингибируется. Аденилатциклаза катализирует образование цАМФ из АТФ. Уровень цАМФ в клетках очень низок, но при активировании аденилатциклазы он может быстро и значительно увеличиваться. Однако это повышение кратковременно. Распад цАМФ катализируется цАМФ-фосфодиэстеразами (ФДЭ), гидролизующими фосфодиэфирную связь в молекуле цАМФ. ФДЭ — регулируемый фермент (его ингибирует кофеин, что приводит к повышению уровня цАМФ).

цАМФ является аллостерическим регуляторомпротеинкиназы А (существуют разные типы этих ферментов). Протеинкиназы — это гетеромеры, состоящие из двух каталитических и двух регуляторных субъединиц. Присоединение цАМФ к регуляторной субъединице высвобождает каталитические субъединицы. Последние переносят фосфорный остаток с АТФ на серин или треонин некоторых ферментов, которые при этом переходят в активное или неактивное состояние (это зависит от свойств данного фермента: так, фосфорилирование гликогенфосфорилазы активирует ее, а фосфорилирование глико-генсинтазы её угнетает). цАМФ регулирует также открытие цАМФ-зависимых ионных каналов. Повышение уровня цАМФ может приводить к активации транскрипции опре-деленных генов.

Ф

Рис. 22.2. Место действия фосфолипазы С на фосфатидилинозитолдифосфат

осфолипаза С. Субстратом этого фермента является фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат (рис. 22.2). Фосфолипаза С катализирует образование двух мощных вторичных посредников: диацилглицерола (ДАГ) и инозитол-1,4,5-трифосфата (ИТФ).

ИТФ связывается с рецептором кальцисом (место аккумуляции Са²⁺), что приводит к открытию лиганд-зависимых кальциевых каналов кальцисом. В результате в цитозоле резко увеличивается концентрация Са²⁺. Высвободившийся Са²⁺ захватывается специальными кальций-связывающими белками, например, кальмодулином. Когда уровень внутриклеточного Са²⁺ повышается, кальций-кальмодулиновый комплекс присоединяется к различным белкам-мишеням, что сопровождается изменением их активности. Кальмодулин-зависимые протеинкиназы регулируют активность многих ферментов. Они также способны проникать в ядро клетки, где фосфорилируют белки, ответственные за активацию транскрипции. Таким образом, ИТФ повышает концентрацию Са²⁺ в цитозоле.

ДАГ либо гидролизуется с образованием арахидоновой кислоты (необходимой для синтеза простагландинов), либо активирует протеинкиназу С. При низком внутриклеточном уровне Са²⁺ и отсутствии ДАГ протеинкиназа С находится в цитоплазме в неактивном состоянии. При связывании ДАГ конформация протеинкиназы С изменяется, увеличивается её сродство к Са²⁺ и она начинает активировать разнообразные белки-мишени (так, С-киназа фосфорилирует и тем самым активирует Na⁺/H⁺ обменный насос плазматической мембраны, контролирующий внутриклеточный рН). Активная С-киназа способна усиливать транскрипцию генов.