Тирозинкиназный механизм действия гормонов

Тирозинкиназный механизм действия гормонов

Тирозинкиназный механизм действия гормонов

Сигналы гипофизарных гонадотропинов играют важную роль в росте фолликулов, овуляции и лютеинизации. Однако в последнее время все большее значение придается их взаимодействию с сигнальными путями пептидных гормонов/факторов роста, в том числе представителей семейств ИФР, ЭФР и ТФРb. Изучение этих путей позволит понять, каким образом эти факторы взаимодействуют и дополняют вклад ФСГ/ЛГ в регуляцию фолликулярного роста.

Рецепторы к инсулину, инсулиноподобному фактору роста (ИФР) и эпидермальному фактору роста (ЭФР) принадлежат к группе рецепторов, структурно и функционально отличной от GPCR. В отличие от GPCR, они пронизывают клеточную мембрану только один раз и передают сигнал посредством активации тирозинкиназы, которая входит в состав этих рецепторных молекул, поэтому их обычно и называют тирозинкиназами.

К их основным лигандам относятся гормоны (инсулин, ИФР) и паракринные/аутокринные регуляторы [тромбоцитарный фактор роста (ТромбФР), ОФРФ и ЭФР]. Таким образом, за счет тирозинового фосфорилирования эти рецепторы опосредуют многие физиологические процессы, такие как пролиферация, миграция, дифференцировка и апоптоз клеток. Это объясняет повышенный интерес к этим рецепторам онкогенетиков.

Все тирозинкиназные рецепторы обладают сходным строением: внеклеточный домен для связывания лиганда, единый трансмембранный домен и цитоплазматический домен. Лигандспецифичность обусловливается уникальными аминокислотными последовательностями, образующими внеклеточный домен, который определяет трехмерную конфигурацию рецептора. Трансмембранные домены гетерогенны, в то время как внутриклеточные — гомологичны. При связывании с лигандом они претерпевают конформационные изменения и аутофосфорилирование.

Строение рецептора к ИФР-1 поразительно напоминает строение инсулинового рецептора с его двумя трансмембранными доменами, соединенными дисульфидными мостиками, образованного двумя a- и b-субъединицами. Ген рецептора к ИФР-1 расположен на хромосоме 15 (15q25-26) и содержит 21 экзон.

Связывание лиганда (например, инсулина) с внеклеточным доменом запускает димери-зацию рецептора. Это приводит к фосфорилированию тирозиновых остатков как на рецепторе, так и на внере-цепторных субстратах. Фосфорилирование тирозиновых остатков на рецепторе происходит в специфических участках, которые затем связывают множество вспомогательных протеинов, обладающих собственными сигнальными свойствами. К таким протеинам относятся фосфолипаза Су, фосфоинозитид-3-киназа (ФИ-З-К), ГнРГ-ассоциированный пептид (ГнРГ-АП) и белок, связанный с рецепторами факторов роста-2 (Grb-2).

Эти взаимодействия осуществляются благодаря наличию высококонсервативных 5Н2-доменов (от англ. гомолог гс-киназы-2, по названию протоонкогена саркомы Рауса) в каждой вспомогательной молекуле. Каждый SH2-домен специфичен по отношению к аминокислотам, окружающим фосфотирозиновые остатки молекулы рецептора. ФИ-З-К также продуцирует вторичный мессенджер — 1Р3 (фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат), который в свою очередь активирует Akt-киназу, известную также под названием «протеинкиназа В» (РКВ). Белки, фосфорили-руемые РКВ, обеспечивают жизнеспособность клетки.

Несмотря на то что описанные взаимодействия могут запускать немедленные сигнальные эффекты, другие вспомогательные протеины (такие как Grb-2) способны создавать «каркас» для более сложных сигнальных сетей, например пути RAS-RAF-MEK. Этот сигнальный путь вовлекает множество других протеинов, запуская процессы ядерной транскрипции и синтеза белка.

У гормона роста и пролактина рецепторы относятся к другой группе, также обладающей единым трансмембранным сегментом и коротким цитоплазматическим сегментом. Однако, в отличие от рецепторов к ИФР-1/инсулину, они не обладают внутренней тирозинкиназной активностью, а взаимодействуют с другими растворимыми молекулам и трансдукторам (например, так называемой киназой Януса 2, JAK-2), обладающими тирозинкиназной активностью.

Рецепторы с тирозинкиназной активностью

Тирозинкиназные (ТК) рецепторы играют ведущую роль в процессах роста, развития и дифференцировки клеток. Их лиганды – факторы роста (GF) иногда называют митогенами, потому что они стимулируют рост клетки и ее прохождение через митоз. В качестве фактора роста могут выступать цитокины, гормоны и эритропоэтин. GF представляют собой полипептиды, состоящие из 50-100 аминокислот.

Каждый тип GF связывается с внеклеточным доменом его собственного специфического рецептора и наоборот, не связывается с рецепторами для других факторов роста. Этот экстраклеточный домен рецептора может рассматриваться как карман, в который соответствующий фактор роста «вставляется» как ключ в замок.

Тирозинкиназный рецептор состоит из основных доменов:

Ø экстраклеточный (наружный) домен участвует в связывании лиганда и получении внешнего сигнала; могут содержать следующие участки аминокислотной последовательности:

ü иммуноглобулиноподобные последовательности (Ig-подобные домены)

ü домены фибронектина III, богатые цистеином;

ü домены, богатые лейцином;

ü домены эпидермального фактора роста (EGF-подобные домены)

Функциональное значение этих участков неизвестно. Предполагают, что они участвуют в связывании различных лигандов.

Ø трансмембранный домен (20-24 аминокислотных остатков) однократно пронизывает мембрану и соединяет вне- и внутриклеточные домены.

Ø цитоплазматический тирозинкиназный домен (250-400 аминокислотных остатков), который активируется при связывании агониста и определенных конформационных изменениях экстраклеточного домена; этот домен определяет биологический ответ и передает сигнал внутрь клетки.

На основании сходства структурных элементов в настоящее время выделяют 14 различных семейств тирозикиназных рецепторов. Различие между семействами в основном проявляется в структуре их экстраклеточных доменов (рис. 5).

Лиганды рецепторов с тирозинкиназной активностью. При исследовании различных типов клеток, растущих в культуре ткани, было показано, что рецепторы с тирозинкиназной активностью взаимодействуют с полипептидными лигандами, специфически влияющими на рост клеток (пролиферацию). Одним из первых был обнаружен эпидермальный фактор роста (EGF), действующий на эпителиальные клетки, выделенные из слюнных желез мыши. Тромбоцитарные факторы роста (PDGF) были идентифицированы как компоненты плазмы, присутствующие в сыворотке, но отсутствующие в несвернувшейся крови. Позднее было показано, что его высвобождение происходит при активации тромбоцитов во время тромбообразования. Фактор роста нервов (NGF) и фактор роста фибробластов (FGF) стимулируют рост соответствующих типов клеток.

Механизм функционирования.Сигнал, воспринимаемый рецепторными тирозинкиназами проходит следующие этапы:

Ø активация киназного домена рецептора

Ø в результате фосфорилирования тирозиновых остатков в цитоплазматическом отделе рецептора формируется участки связывания для других субстратов

Ø рецептор может фосфорилировать связывающиеся с ним белки

Ø активированный рецептор инициирует дальнейшую передачу или выключение сигнала

Это типичный процесс передачи сигнала через данную группу рецепторов. Передача молекулярного сигнала от лиганда к цитоплазматическому участку рецептора происходит путем димеризации (или олигомеризации) рецепторного комплекса (рис. 6). При таком межмолекулярном взаимодействии киназные домены двух (или более) рецепторных субъединиц соединяются, вызывая автофосфорилирование, а часто и перекрестное фосфорилирование основных тирозиновых остатков. Фосфорилирование изменяет конформацию рецептора, что обеспечивает стыковку цитоплазматических белков, содержащих специальные домены, с фосфорилированным тирозином рецептора. Такие фосфорилированные белки активируют другие компоненты, принимающие участие в первом этапе сигнального процесса.

Основной механизм передачи сигнала от трозинкиназных рецепторов вовлекает связанные с мембраной Ras-белки. Кроме Ras-белков, рецепторы с тирозинкиназной активностью активируют другие молекулы-мишени – ферменты, промежуточные и структурные белки.

SH2 и SH3 домены. Для того чтобы понять значение фосфорилирования тирозиновых остатков, необходимо установить физический механизм, по которому фосфорилированные остатки «притягивают» другие молекулы для взаимодействия с рецептором. Объяснение механизма этого процесса стало важным достижением, подтверждающим особое функциональное значение трехмерной структуры белковых молекул.

Трехмерная структура растворимой цитоплазматической тирозинкиназы, называемой Src, позволила выявить субстрат-связывающий домен этого белка, состоящий приблизительно из 100 аминокислотных остатков. Очень похожий участок аминокислотной последовательности имеется во многих белках, взаимодействующих с цитоплазматическим отделом тирозинкиназного рецептора. Этот домен, названный SH2 доменом (Src-homology 2), а также другой домен, названный SH3 (около 60 аминокислот), были изучены с помощью кристаллографических методов. Показано, что они содержат «карман», к которому должен подходить фосфорилированный остаток тирозина. Такой участок имеется практически у всех белков, связывающих фосфорилированные тирозиновые остатки. SH2-и SH3-домены присутствуют в цитоплазматических белках, которые участвуют в тирозинкиназной сигнальной системе (рис. 7).

Промежуточные белки. Одно из первых событий, происходящих в цитоплазме после активации рецептора с тирозинкиназной активностью – это связывание с рецептором особых промежуточных белков. Промежуточные молекулы обычно содержат один или более SH2-доменов и связываются с фосфотирозинами цитоплазматического отдела рецептора. Эти молекулы присоединяют другие цитоплазматические белки к активированному рецептору. Одним из первых был обнаружен промежуточный белок Grb2 – белок массой 24 кДа, содержащий один SH2- и два SНЗ-участка. Grb2 присоединяет к рецептору белок, обменивающий нуклеотиды. Образовавшийся комплекс оказывает стимулирующее влияние на Ras-белок (рис. 8), который запускает другие сигнальные процессы, рассмотренные ниже.

Сигнальный механизм Ras-белка. Основным ферментом тирозинкиназного каскада является Ras-белок – небольшая (21 кДа), связанная с мембраной GTP-aзa. Ras относится к группе мономерных GTPaз, которые играют роль «молекулярных преключателей». Ras особенно примечателен тем, что он активирует молекулы, влияющие на клеточную пролиферацию (см. рис.8).

Ras может находиться в активном состоянии, контактируя с GTP, и в неактивном – контактируя с GDP. Активация и инактивация Ras обеспечиваются двумя специфическими белками:

Ø фактором, обменивающим гуаниннуклеотиды (guani-nenucleotide exchange factor, GEF), вызывает замену GDP на GTP в Ras-белке, в результате чего, Ras-белок переходит из неактивного состояния в активное.

Ø Ras взаимодействует с белком, повышающим GТРазную активность (GTPase-ac-celerating protein, GAP), что приводит к его инактивации.

GEF, активирующий Ras в тирозинкиназном сигнальном каскаде, называется SOS-белком. Это название возникло, когда при исследовании развития глаза у дрозофилы было установлено, что GEF необходим для развития нервных клеток сетчатки. Мутация, приводящая к дефициту этого фактора, была названа son of sevenless, сокращенно SOS. Этот белок активируется при связывании с промежуточным Grb2-белком. В активном состоянии SOS вызывает замену связанного с Ras-белком GDP на GTP. Последний запускает киназный каскад, изменяющий экспрессию генов, особенно тех, которые стимулируют клеточное деление.

Этапы сигнального каскада, приводящие к активации Ras:

Ø фактор роста связывается с тирозинкиназным рецептором

Ø димеризация рецептора и автофосфорилирование рецепторных остатков тирозина SH2-домен Grb2-белка связывается с фосфорилированным тирозином

Ø связывание вызывает конформационные изменения Grb2-белка и его SH3-домен связывается с SOS

Ø SOS взаимодействует с мембраносвязанным Ras-белком, превращая GDP в GТP и активируя таким образом Ras.

После активации Ras в каскад включаются другие внутриклеточные киназы.

Таким образом, связывание лиганда приводит к тому, что обе половинки рецептора фосфорилируют и активируют друг друга. Как только они активируются, они переходят к фосфорилированию множества близлежащих цитоплазматических субстратных белков, которые затем передают сигнал далее в клетку.

После связывания лиганда многие рецепторы путем эндоцитоза убираются внутрь клетки (интернализуются в эндосомы) Вначале на поверхности мембраны происходит образование окаймленных ямок, которые продолжают впячиваться внутрь клетки и превращаются в окаймленные пузырьки. Потеряв окаймляющий чехол, эти пузырьки сливаются с другими, образуя промежуточные пузырьки с гладкой поверхностью, называемыми эндосомами, которые в свою очередь сливаются с лизосомами.

Биологическое значение процесса интернализации EGF-рецепторных комплексов в литературе трактуется неоднозначно. Некоторые авторы рассматривают его как простой механизм десенситезации клетки по отношению к действующему фактору. Однако результаты всесторонних исследований функционального состояния интернализованного рецептора противоречат этой концепции. К настоящему времени получены морфологические и биохимические доказательства того, что интернализованный рецептор EGF сохраняет свою связь с лигандом вплоть до попадания в лизозомы.

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 4169 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Активация рецептора инсулина — тирозиновой протеинкиназы

Каталитический центр тирозиновой протеин­киназы находится на внутриклеточных доменахβ-субъединиц. В отсутствие гормона инсулиновые рецепторы не проявляют тирозинкиназной активности. Присоединение инсулина к центру связывания наα-субъединицах активирует фер­мент, причём субстратом служит сама тирозино­вая протеинкиназа (β-субъединицы), т.е. проис­ходит фосфорилированиеβ-субъединицы по нескольким тирозиновым остаткам. Фосфорили­рованиеβ-субъединиц происходит по механизму межмолекулярного трансфосфорилирования, т.е. однаβ-цепь фосфорилирует другуюβ-цепь той же молекулы рецептора. Это, в свою очередь, приводит к изменению субстратной специфич­ности тирозиновой протеинкиназы; теперь она способна фосфорилироватъ другие внутриклеточ­ные белки. Активация и изменение специфично­сти обусловлены конформационными изменени­ями рецептора инсулина после связывания гормона и аутофосфорилирования.

Ключевой белок, фосфорилируемый тирози­новой протеинкиназой, — субстрат инсулино-вого рецептора-1 (от англ, insulin receptor substrate, IRS-I). Фосфорилированный IRS-I активирует ферменты, например тирозиновую фосфопротеинфосфатазу, и белки, участвующие в регуля­ции клеточных процессов.

Дефосфорилирование рецептора под действи­ем тирозиновой фосфопротеинфосфатазы воз­вращает его в неактивное состояние. Сродство рецептора к инсулину снижается при его фос-форилировании протеинкиназой А по амино­кислотным остаткам серина и треонина.

3. Рецепторы с гуанлатциклазной активностью

Гуанилатциклаза катализирует образование цГМФ из ГТФ, одного из важных посредников внутриклеточной передачи сигнала. Гуанилатциклаза находится в клетке, как в мембранносвязанном состоянии, так и в цитозольном.

Соотношения этих двух форм фермента в раз­личных тканях разное. Например, в клетках тонкого кишечника 90% гуанилатциклазы находит­ся в мембранах, а в лёгких и печени — лишь 20%. Цитозольная и мембранносвязанная гуа­нилатциклазы различаются не только по лока­лизации, но и по молекулярной массе, актив­ности, способу регуляции.

Цитозольная форма гуанилатциклазы состоит из двух субъединиц (α и β) и содержит в своём

составе простетическую группу — гем. В области гема связывается активатор этой формы гуани­латциклазы — оксид азота (NO), образующийся из аргинина под действием фермента синтазы оксида азота.

Мембранносвязанная гуанилащиклаза — транс­мембранный гликопротеин. Внутриклеточный домен гуанилатциклазы проявляет каталитическую активность, внеклеточный домен служит ре­цептором. Присоединение активатора к ре­цептору вызывает изменение конформации в мем­бранном и цитозольном доменах и, как следствие, активацию гуанилатциклазы.

В клетках тканей выявлены 3 основных типа внутриклеточных рецепторных белков, с кото­рыми взаимодействует цГМФ: цГМФ-зависимая протеинкиназа (протеинкиназа G), цГМФ-регулируемые ионные каналы и цГМФ-регулируемая фосфодиэстераза, специфичная к цАМФ (катализирует превращение цАМФ в АМФ).

цГМФ играет важную роль в регуляции Са 2+ -гомеостаза в различных типах клеток. Повыше­ние концентрации цГМФ приводит к пони­жению концентрации Са 2+ как в результате ак­тивации Са 2+ -АТФ-аз, так и за счёт подавления рецепторзависимого поступления этого иона в цитоплазму клетки. Эти эффекты опосредованы действием протеинкиназы G на мембранные белки, участвующие в обмене Са 2+ .

G-белки (ГТФ-связывающие белки) — уни­версальные посредники при передаче сигналов от рецепторов к ферментам клеточной мембра­ны, катализирующим образование вторичных посредников гормонального сигнала. G-бел­ки — олигомеры, состоящие из α, β и γ-субъеди-ниц. Состав димеров βγ незначительно раз­личаются в разных тканях, но в пределах одной клетки все G-белки, как правило, имеют оди­наковый комплект βγ-субъединиц. Поэтому G-белки принято различать по их α-субъединицам. Выявлено 16 генов, кодирующих различные α-субъединицы G-белков. Некоторые из генов имеют более одного белка, вследствие альтер­нативного сплайсинга РНК.

В структуре G-белков отсутствуют α-спиральные, пронизывающие мембрану домены. G-бел­ки относят к группе «заякоренных» белков

Аденилатциклаза — фермент, катализирующий превращение АТФ в цАМФ, — клю­чевой фермент аденилатциклазной системы пе­редачи сигнала. Аденилатциклаза обнаружена во всех типах клеток.

Фермент относят к группе интегральных бел­ков клеточной мембраны, он имеет 12 транс­мембранных доменов. Внеклеточные фраг­менты аденилатциклазы гликозилированы. Ци-топлазматические домены аденилатциклазы имеют два каталитических центра, ответствен­ных за образование цАМФ — вторичного по­средника, участвующего в регуляции активнос­ти фермента протеинкиназы А.

При участии аденилатциклазной системы ре­ализуются эффекты сотни различных по своей природе сигнальных молекул — гормонов, нейромедиаторов, эйкозаноидов.

Функционирование системы трансмембран­ной передачи сигналов обеспечивают белки: R_s-рецептор сигнальной молекулы, которая акти­вирует аденилатциклазу, и R-рецептор сигналь­ной молекулы, которая ингибирует аденилатцик­лазу; G_s-стимулирующий и G_i-ингибирующий аденилатциклазу белки; ферменты аденилатциклаза (АЦ) и протеинкиназа А.

Последовательность событий, приводящих к ак­тивации аденилатциклазы:

• связывание активатора аденилатциклазной системы, например гормона (Г) с рецепто­ром (R_s), приводит к изменению конформации рецептора и увеличению его срод­ства к G_s-белку. В результате образуется комплекс [Г][R][G-ГДФ];

• присоединение [Г][R] к G-ГДФ снижает сродство α-субъединицы G-белка к ГДФ и

увеличивает сродство к ГТФ. ГДФ замеща­ется на ГТФ;

• это вызывает диссоциацию комплекса. От­делившаяся субъединица α, связанная с мо­лекулой ГТФ, обладает сродством к аденилатциклазе:

• взаимодействие α-субъединицы с аденилатциклазой приводит к изменению конформации фермента и его активации, увеличи­вается скорость образования цАМФ из АТФ;

• 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 (Р_i) отделяется от α-субъединицы, а комплекс [α-ГДФ] сохраня­ется; скорость гидролиза определяет время проведения сигнала;

• образование в активном центре α-субъеди­ницы молекулы ГДФ снижает его сродство к аденилатциклазе, но увеличивает сродство к βγ-субъединицам. G_s-белок возвращается к неактивной форме;

• если рецептор связан с активатором, напри­мер гормоном, цикл функционирования G_s белка повторяется.

Активация протеинкиназы А (ПКА)

• Молекулы цАМФ могут обратимо соединять­ся с регуляторными субъединицами ПКА.

• Присоединение цАМФ к регуляторным субъединицам (R) вызывает диссоциацию ком­плекса C₂R₂ на комплекс цАМФ₄ R₂ и С + С.

• Активная протеинкиназа А фосфорилирует специфические белки по серину и треонину, в результате изменяются конформация и активность фосфорилированных белков, а это приводит к изменению скорости и направле­ния регулируемых ими процессов в клетке.

• Концентрация цАМФ в клетке может ре­гулироваться, она зависит от соотношения ак­тивностей ферментов аденилатциклазы и фос­фодиэстеразы.

Большую роль в регуляции внутриклеточ­ной сигнальной системы играет белок AKAP_S. «Заякоренный» белок AKAP_S участвует в сборке ферментных комплексов, включающих не только протеинкиназу А, но и фосфодиэстеразу и фосфопротеинфосфатазу.

Каскадный механизм усиления и подавления сиг­нала. Передача сигнала от мембранного рецеп­тора через G-белок на фермент аденилатциклазу служит примером каскадной системы усиления этого сигнала. Одна молекула, активирующая рецептор, может «включать» несколько G-белков, и затем каждый активирует несколько молекул аденилатциклазы с образованием тысяч молекул цАМФ. На этом этапе сигнал усилива­ется в 10 2 —10 3 раз. Образующийся цАМФ «вклю­чают» другой фермент — протеинкиназу А, уси­ливая сигнал ещё в 1000 раз. Фосфорилирование ферментов протеинкиназой А ещё больше уси­ливает сигнал, в результате суммарное усиление равно 10 6 —10 7 раз. Таким образом, по механизму каскадного усиления одна молекула регулятораспособна изменить активность миллионов дру­гих молекул.

Но для любой из систем трансмембранной передачи сигнала клетка имеет другую систему, подавляющую этот сигнал. Каждый из этапов в ферментном каскаде находится под контролем специальных подавляющих этот сигнал меха­низмов. Например, длительное действие гормо­на приводит к десенсибилизации мембранных рецепторов: они либо инактивируются, либо вместе с гормоном погружаются в клетку по­средством эндоцитоза. В результате десенсиби­лизации рецепторов степень активации аденилатциклазной системы снижается. Если в клетке длительное время повышена концентрация цАМФ (повышена активность протеинкиназы А), может происходить фосфорилирование кальциевых каналов, что приводит к повыше­нию концентрации Са 2+ в клетке. Кальций ак­тивирует Са 2+ -зависимую фосфодиэстеразу, ка­тализирующую превращение цАМФ в АМФ. В результате инактивации протеинкиназы А (R₂C₂) снижается скорость фосфорилирования специфических ферментов. Завершает «выклю­чение» системы фосфопротеинфосфатаза, де-фосфорилирующая фосфопротеины.

Влияние бактериальных токсинов на актив­ность аденилатциклазы (АДФ-рибозилирование G-белков)

Для изучения функционирования G-белков аденилатциклазной системы были использованы экзогенные бактериальные яды — холерный и коклюшный токсины. Токсины в эксперименталь­ных условиях повышают активность аденилатцик­лазы практически во всех клетках организма. Реак­ция разных клеток на холерный токсин вызвана повышением уровня цАМФ в этих клетках.

Холерный токсин — олигомерный белок. Одна из субъединиц — фермент АДФ-рибозилтрансфераза; проникая в клетку, она катализирует присоединение АДФ-рибозы к а_s-субъединице комплекса [α_s-ГТФ][АЦ] (этап активации адени­латциклазы).

NAD + + [α_sГТФ][АЦ] → [АДФ-рибозил- α_s ГТФ][АЦ] + никотинамид + Н + .

АДФ-рибозилирование ингибирует проявле­ние ГТФ-фосфатазной активности α₅-субъеди-ницы, не происходит дефосфорилирование ГТФ. Цикл функционирования G_s-белка оста­навливается на этапе активации фермента аде­нилатциклазы, отвечающего за образование цАМФ из АТФ. Фермент аденилатциклаза со­храняет повышенную активность в течение дли­тельного времени.

Субъединица коклюшного токсина, прони­кая в клетку, катализирует АДФ-рибозилиро­вание α_i-субъединицы активированного G_i-белка (α₁βγ-ГТФ).

NAD + + [α₁βγ-ГТФ] → [АДФ-рибозил- α₁βγ-ГТФ] + никотинамид + Н + .

Модифицированная α₁-субъединица сохраня­ет высокое сродство к βγ-субъединицам, т.е. G_i-белок теряет способность диссоциировать на α₁-ГТФ и βγ-субъединицы. Таким образом, ин-гибирующий сигнал (α₁-ГТФ) не достигает аде­нилатциклазы, значит в этом случае возможна только её активация при связывании с α_s-ГТФ. Действие коклюшного токсина на клетки тка­ней всегда приводит к повышению уровня цАМФ.

Симптомы холеры и коклюша развиваются в результате действия токсинов, вырабатываемых соответствующими микроорганизмами.

Функционирование инозитолфосфатной систе­мы трансмембранной передачи сигнала обеспечивают: R (рецептор), фосфолипаза С, G_plc — белок, активирующий фосфолипазу С, бел­ки и ферменты мембран и цитозоля.

Последовательность событий, приводящих к ак­тивации фосфолипазы С:

• связывание сигнальной молекулы, напри­мер гормона с рецептором (R), вызывает изменение конформации и увеличение срод­ства к G_р|с-белку.

• образование комплекса [Г][R][G_р1с-ГДФ] приводит к снижению сродства α-протомера G_р|с-белка к ГДФ и увеличению сродства к ГТФ. ГДФ заменяется на ГТФ.

• это вызывает диссоциацию комплекса; от­делившаяся α-субъединица, связанная с мо­лекулой ГТФ, приобретает сродство к фосфолипазе С.

• α-ГТФ взаимодействует с фосфолипазой С и активирует её. Под действием фосфолипа-зы-С происходит гидролиз липида мембраны фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (ФИФ₂).

• в ходе гидролиза образуется и выходит в цитозоль гидрофильное вещество инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ₃). Другой продукт ре­акции диацилглицерол (ДАГ) остаётся в мембране и участвует в активации фермен­та протеинкиназы С (ПКС).

• инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ₃) связыва­ется специфическими центрами Са 2+ -кана-

ла мембраны ЭР, это приводит к измене­нию конформации белка и открытию кана­ла — Са 2+ поступает в цитозоль. В отсут­ствие в цитозоле ИФ₃ канал закрыт.

Активация протеинкиназы С

• Повышение концентрации Са 2+ в цитозоле клетки увеличивает скорость взаимодействия Са 2+ с неактивным цитозольным ферментом протеинкиназой С (ПКС) и белком кальмо-дулином, таким образом сигнал, принятый рецептором клетки, раздваивается.

Связывание протеинкиназы С с ионами каль­ция позволяет ферменту вступать в кальций-опосредованное взаимодействие с молеку­лами «кислого» фосфолипида мембраны, фосфатидилсерина (ФС). Диацилглицерол, занимая специфические центры в протеинкиназе С, ещё более увеличивает её сродство к ионам кальция.

• На внутренней стороне мембраны образуется ферментативный комплекс — [ПКС][Са 2+ ] [ДАГ][ФС] — активная протеинкиназа С, фосфорилирующая специфические фермен­ты по серину и треонину.

Участие белка кальмодулина в. инозитолфос­фатной передаче сигнала

В клетках многих тканей присутствует белок кальмодулин, который функционирует как внут­риклеточный рецептор Са 2+ , он имеет 4 центра для связывания Са 2+ . Комплекс [кальмодулин]-[4 Са 2+ ] не обладает ферментативной активно­стью, но взаимодействие комплекса с различ­ными белками и ферментами приводит к их активации.

Как и большинство систем трансмембранной передачи сигналов, инозитолфосфатная систе­ма имеет не только механизм усиления, но и механизм подавления сигнала. Присутствующие в цитозоле инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ₃) и диацилглицерол (ДАТ) в мембране могут в ре­зультате серии реакций опять превращаться в фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (ФИФ₂). Ферменты, катализирующие восстановление фосфолипида, активируются фосфорилировани-ем протеинкиназой С.

Концентрация Са 2+ в клетке снижается до ис­ходного уровня при действии Са 2+ -АТФ-аз цито-плазматической мембраны и ЭР, а также Na + /Ca 2+ -и Н + /Са 2+ -транслоказ (активный антипорт) кле­точной и митохондриальной мембран.

Функционирование транслоказ Са 2+ и Са 2+ -АТФ-аз может активироваться:

• комплексом [кальмодулин] [4 Са 2+ ];

• протеинкиназой А (фосфорилированием);

• протеинкиназой С (фосфорилированием).

Понижение концентрации Са 2+ в клетке и диацилглицерола в мембране приводит к измене­нию конформации протеинкиназы С, снижению её сродства к фосфатидилсерину, фермент диссоциирует в цитозоль (неактивная форма). Фосфорилированные протеинкиназой С фер­менты и белки под действием фосфопротеинфосфатазы переходят в дефосфорилированную форму.

передача сигнала с помощью ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ

Передача сигнала липидорастворимых стеро-идных гормонов и тироксина возможна только при прохождении этих гормонов через плазма­тическую мембрану клеток-мишеней.

Рецепторы гормонов могут находиться в цито­золе или в ядре. Цитозольные рецепторы связаны с белком-шапероном (часто это группа белков-шаперонов). Ядерные и цитозольные рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов содержат ДНК-связывающий домен, характеризующийся наличием двух структур «цинковых пальцев».

Последовательность событий, приводящих к ак­тивации транскрипции:

• гормон проходит через двойной липидный слой клеточной мембраны.

• взаимодействие гормона с рецептором (R) приводит к изменению конформации рецеп­тора и снижению сродства к белкам-шаперонам, отделяющимся от комплекса гормон-рецептор.

• комплекс гормон-рецептор проходит в ядро, взаимодействует с регуляторной нуклеотидной последовательностью в ДНК — энхаисером или сайленсером.

• увеличивается (при взаимодействии с энхансером) или уменьшается (при взаимодей­ствии с сайленсером) доступность промо­тора для РНК-полимеразы.

• соответственно увеличивается или уменьша­ется скорость транскрипции структурных ге­нов.

• увеличивается или уменьшается скорость трансляции.

• изменяется количество белков, которые могут влиять на метаболизм и функциональ­ное состояние клетки.

Эффекты гормонов, которые передают сиг­нал через внутриклеточные рецепторы, нельзя наблюдать сразу, так как на протекание мат­ричных процессов (транскрипцию и трансля­цию) требуются часы.

Для исследователей, имеющих представление о количестве сигнальных молекул, о соответству­ющем количестве рецепторов, о трансмембран­ных системах передачи сигналов, вторичных по­средниках, остаётся загадкой, как протеинкиназы выбирают соответствующий фермент метаболи­ческого пути для фосфорилирования. Исследо­ватели для объяснения этого явления предлагают «гипотезу мишени» (от англ. targeting hypothesis). По этой гипотезе специфичность протеинкиназ и фосфопротеинфосфатаз достигается путём образования компартментов на мембране, в состав которых входят не только сами протеинкиназы и фосфопротеинфосфатазы, но и специфические белки-субстраты. Наличие остатка миристиновой или пальмитиновой кислоты в структуре белков-субстратов — условие их «заякоривания» в соот­ветствующем мембранном компартменте.

Однако в большинстве случаев процесс ак­тивации какого-либо метаболического процес­са находится под контролем не одной, а несколь­ких систем внутриклеточной сигнализации, поэтому важным фактором ответа клеток слу­жит взаимосвязь этих систем.

Источник статьи: http://campodinamico.ru/tirozinkinaznyy-mehanizm-deystviya-gormonov/

Механизмы действия гормонов: рецепторы, регуляция продукции

Продукция любого гормона регулируется по принципу обратной связи. Существуют разные механизмы обратной связи. В некоторых из них управляющим сигналом является изменение уровня периферического гормона.

Регуляция продукции гормонов

в гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной, гипоталамо-гипофизарно-надпо-чечниковой и гипоталамо-гипофизарно-гонадной системах секреторная активность гипоталамуса и аденогипофиза зависит от уровня периферических гормонов — Т4 и Т3, кортизола и половых гормонов соответственно. При этом периферические гормоны действуют на клетки аденогипофиза и гипоталамуса через те же рецепторы, что и в прочих клетках-мишенях. В других механизмах управляющим сигналом является изменение уровня вещества, метаболизм которого регулируется гормоном. Например, главным регулятором секреции ПТГ служит уровень кальция, а регулятором секреции инсулина — уровень глюкозы. Обратная связь может быть как отрицательной, так и положительной. Например, тиреоидные гормоны тормозят секрецию ТТГ, а эстрадиол перед овуляцией стимулирует выброс ЛГ. Механизмы обратной связи выходят из строя при повреждении как центрального, так и периферического звеньев.

Механизмы обратной связи участвуют в поддержании гомеостаза и в ответ на метаболические сдвиги срабатывают в течение нескольких минут или часов. Поэтому и поломки этих механизмов проявляются быстро. Исключение составляет механизм регуляции сперматогенеза. От размножения сперматогониев до образования сперматозоидов проходит примерно 2,5 мес. ФСГ регулирует в основном заключительные этапы сперматогенеза, поэтому даже значительный дефицит ФСГ может долго не проявляться олигозооспермией.

Знание механизмов регуляции продукции гормонов — это основа диагностики эндокринных болезней. Во-первых, результаты измерения уровня гормона могут быть верно истолкованы только с учетом факторов, регулирующих его секрецию. Например, уровень Т4 у нижней границы нормы имеет диагностическое значение, если одновременно измерен уровень ТТГ, а интерпретировать результаты определения ПТГ или инсулина можно только в случае, когда известны уровни кальция или глюкозы. Во-вторых, одновременное повышение уровней гормона и вещества, от которого зависит его секреция, у больного без клинических проявлений избытка гормона — признак резистентности к этому гормону. Так, гиперинсулинемия на фоне гипергликемии говорит об инсулинорезистентности, а высокий уровень тестостерона на фоне избытка ЛГ — о резистентности к андрогенам. Напротив, одновременное повышение уровней гипофизарного и периферического гормонов у больного с клиническими признаками избытка периферического гормона указывает на гормонально-активную опухоль аденогипофиза. Пример — повышение уровней кортизола и АКТГ при гипофизарном синдроме Кушинга. Наконец, знание механизмов регуляции необходимо при планировании стиму-ляционных и супрессивных проб.

Механизмы действия гормонов

Как уже говорилось, на клетки-мишени действуют только зрелые, активные гормоны. Они созревают и активируются в эндокринных железах (проинсулин -» инсулин), в плазме (ангиотензин I —» ангиотензин II) или непосредственно в клетках-мишенях (тестостерон —> дигидротестостерон, тестостерон -> эстрадиол, Т4-> Т3). Механизмы действия разных гормонов различаются, но все они включают два главных звена: связывание гормона с внутриклеточным или мембранным рецептором и дальнейшую передачу сигнала.

Внутриклеточные рецепторы

К этому классу относятся прежде всего рецепторы тиреоидных гормонов, стероидов и ретиноидов. Все эти вещества проникают в клетку преимущественно путем простой диффузии по концентрационному градиенту. Внутри клетки они взаимодействуют с рецепторами, локализованными в цитоплазме или ядре. Таким образом формируются гормон-рецепторные комплексы, связывающиеся с регуляторными элементами определенных генов. Регуляторные элементы стимулируют или тормозят транскрипцию. В результате усиливается или подавляется синтез эффекторных белков, которые и обеспечивают реакцию клетки на действие гормона.

Конечный эффект взаимодействия гормон-рецепторных комплексов с ДНК зависит от нескольких факторов. Во-первых, один и тот же гормон может связываться с разными рецепторами. Например, выявлено 4 разновидности рецепторов тиреоидных гормонов и по меньшей мере 2 разновидности рецепторов ретиноидов. Во-вторых, многие гормон-рецепторные комплексы взаимодействуют с ДНК в виде димеров. Так, комплекс 1,25(OH)2D3 с рецептором витамина D образует гетеродимер с рецептором ретиноидов. Именно такие гетеродимеры связываются с регуляторными элементами генома. В-третьих, транскрипция регулируется не только гормон-рецепторными комплексами, но и связанными с ними белками — корепрессорами или коактиваторами.

Поскольку аминокислотные последовательности разных внутриклеточных рецепторов весьма сходны, предполагают, что все они произошли от общего предка — примитивного регулятора транскрипции. Все внутриклеточные рецепторы содержат консервативные гормонсвязывающий и ДНК-связывающий домены и вариабельный (или иммунодоминантный) N-концевой домен. Расшифровка первичной структуры рецепторов позволила выявить мутации, нарушающие действие гормонов, в частности — обусловливающие резистентность к гормонам.

Мембранные рецепторы

Выделяют несколько семейств рецепторов клеточной мембраны. Рецепторы разных семейств различаются как по строению, так и по механизму передачи сигнала.

Рецепторы, сопряженные с G-белками

К этому семейству относятся адренорецепторы, рецепторы АКТГ, ЛГ, ФСГ, ТТГ, АДГ, ПТГ, ХГ, ангиотензина, глюкагона, серотонина, дофамина и просгагландинов. Трансмембранные домены рецепторов функционально сопряжены с G-белками. В свою очередь, G-белки связаны с другими компонентами мембраны, участвующими в передаче сигнала. G-белки — это гетеротримеры, состоящие из субъединиц α, β и γ. У разных G-белков а-субъединицы структурно различаются (известно 15 их разновидностей) и определяют функциональные свойства белка. Например, Gs-белок, активирующий аденилатциклазу, содержит α_s-субъединицу, Gj-белок, ингибирующий аденилатциклазу, — агсубъединицу, a Gq-белок, активирующий фосфолипазу С, — α_q-субъединицу. Субъединицы β и γ разных G-белков идентичны; функции их не выяснены. Взаимодействие гормон-рецепторных комплексов с G-белками запускает реакции, в ходе которых образуются вторые посредники, управляющие метаболизмом клетки. Классический второй посредник — это цАМФ. Под влиянием гормонов, эффект которых опосредуется Gs- или Gj-белками, происходит активация либо ингибирование аденилатциклазы. В результате уровень цАМФ в клетке повышается либо снижается. Так действуют адреналин и норадреналин (через β-адренорецепторы), АДГ (через рецепторы типа V₂), глюкагон, АКТГ, ЛГ, ФСГ и ТТГ. Если эффект гормона опосредуется Gq-белком, то активация фосфолипазы С приводит к образованию ИФ₃ и ДАГ из фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата. ИФ3 повышает внутриклеточную концентрацию другого второго посредника — Са2+, который, в свою очередь, активирует Са2+-кальмодулинзависимые протеинкиназы. ДАГ непосредственно активирует протеин киназу С. Са -кальмодулинзависимые протеинкиназы и протеинкиназа С фосфорилируют многие эффекторные белки. Таким путем действуют ангиотензин П, адреналин и норадреналин (через а-адренорецепторы), а также АДГ (через рецепторы типа V₁).

Рецепторы с собственной тирозинкиназной активностью

Это семейство включает рецепторы инсулина и многих факторов роста (ИФР-1, ИФР-П, эпидермального и тромбоцитар-ного факторов роста, фактора роста фибробластов). В качестве примера рассмотрим рецептор инсулина. Это тетрамер, построенный из двух α- и двух β-субъединиц, соединенных дисульфидными связями. Внеклеточные α-субъединицы связывают инсулин. Бета-субъединицы содержат трансмембранные и внутриклеточные домены, причем последние обладают тирозинкиназной активностью.

Организация мембранных рецепторов разных классов

При взаимодействии инсулина с рецептором происходит аутофосфорилирование тирозиновых остатков внутриклеточных доменов, и эти домены приобретают способность фосфорилировать другие белки, участвующие в передаче сигнала. Доказано, что тиро-зинкиназная активность рецептора необходима для проявления эффекта инсулина. Мутации, нарушающие тирозинкиназную активность, приводят к тяжелой инсулинорезистентности.

Рецепторы, сопряженные с тирозинкиназами

Сюда относятся рецепторы СТГ, пролактина, эритропоэтина, некоторых цитокинов и колониестимулирующих факторов. Внутриклеточные домены таких рецепторов не имеют тирозинкиназной активности, однако связывание лиганда приводит к быстрому фосфорилированию тирозиновых остатков как в самом рецепторе, так и в других белках. Это фосфорилирование осуществляется разными тирозинкиназами, структурно связанными с внутриклеточными доменами рецепторов. Наибольшее значение имеют Янус-киназы. Они фосфорилируют цитоплазматические белки, передающие сигнал гормона и активирующие транскрипцию определенных генов, — факторы транскрипции STAT.

У СТГ-связывающего белка плазмы N-концевая последовательность идентична внеклеточному домену рецептора СТГ, поэтому предполагают, что СТГ-связывающий белок образуется путем отщепления внеклеточного домена. Роль СТГ-связывающего белка в регуляции роста, однако, не выяснена. Рецептор СТГ по структуре сходен с рецептором пролактина, что свидетельствует о происхождении генов этих рецепторов от общего предка. Мутации гена рецептора СТГ могут быть причиной карликовости Ларона.

Рецепторы с собственной гуанилатциклазиой активностью

Это рецепторы натрийуретических пептидов, в том числе — рецептор предсердного натрийуретического гормона. Внеклеточный домен рецептора связывает гормон, а внутриклеточный домен синтезирует цГМФ, который служит вторым посредником. Пока не ясно, как цГМФ опосредует действие предсердного натрийуретического гормона, однако показано, что в некоторых клетках цГМФ поддерживает открытое состояние катионных каналов.

Источник статьи: http://medicbolezni.ru/mehanizmyi-deystviya-gormonov-retseptoryi-regulyatsiya-produktsii/

Тирозинкиназа — Tyrosine kinase

Тирозинкиназы представляет собой фермент , который может передавать фосфатную группу от АТФ к тирозину остаткам специфических белков внутри клетки. Он функционирует как переключатель «включено» или «выключено» во многих сотовых функциях.

Тирозинкиназы принадлежат к более широкому классу ферментов, известных как протеинкиназы, которые также присоединяют фосфаты к другим аминокислотам, таким как серин и треонин . Фосфорилирование белков с помощью киназ является важным механизмом для передачи сигналов в пределах клетки ( сигнальной трансдукции ) и регулируя клеточную активность, например, деление клеток .

Протеинкиназы могут мутировать, застревать в положении «включено» и вызывать нерегулируемый рост клетки, что является необходимым шагом для развития рака. Следовательно, ингибиторы киназы, такие как иматиниб , часто являются эффективными средствами лечения рака.

Большинство тирозинкиназ имеют связанную протеинтирозинфосфатазу , которая удаляет фосфатную группу.

Содержание

• 1 Реакция
• 2 Функция
• 3 Регулирование
  • 3.1 Эритроциты
  • 3.2 Другие примеры
• 4 Структура
• 5 семей
  • 5.1 Рецептор
  • 5.2 Цитоплазматический / нерецепторный
• 6 Клиническое значение
  • 6.1 Немелкоклеточный рак легкого
  • 6.2 Хронический миелоидный лейкоз
  • 6.3 Стромальные опухоли желудочно-кишечного тракта
• 7 ингибиторов
  • 7.1 GIST и Иматиниб
  • 7.2 Хронический миелолейкоз и нилотиниб
  • 7.3 Другое
• 8 Примеры
• 9 См. Также
• 10 Ссылки
• 11 Внешние ссылки

Реакция

Протеинкиназы — это группа ферментов, которые обладают каталитической субъединицей, которая переносит гамма (терминальный) фосфат от нуклеозидтрифосфатов (часто АТФ) к одному или нескольким аминокислотным остаткам в боковой цепи белкового субстрата, что приводит к конформационным изменениям, влияющим на функцию белка. . Ферменты делятся на два широких класса, характеризующихся субстратной специфичностью: серин / треонинспецифичные и тирозинспецифические (предмет данной статьи).

Функция

Киназа — это большое семейство ферментов, которые отвечают за катализатор переноса фосфорильной группы от донора нуклеозидтрифосфата, такого как АТФ, к молекуле акцептора. Тирозинкиназы катализируют фосфорилирование остатков тирозина в белках. Фосфорилирование остатков тирозина, в свою очередь, вызывает изменение функции белка, в котором они содержатся.

Фосфорилирование по остаткам тирозина контролирует широкий спектр свойств белков, таких как ферментативная активность, субклеточная локализация и взаимодействие между молекулами. Кроме того, тирозинкиназы действуют во многих каскадах передачи сигналов, в которых внеклеточные сигналы передаются через клеточную мембрану в цитоплазму и часто в ядро , где экспрессия генов может быть изменена. Наконец, мутации могут привести к тому, что некоторые тирозинкиназы станут конститутивно активными, что является непрерывным функциональным состоянием, которое может способствовать инициированию или прогрессированию рака.

Тирозинкиназы участвуют в различных процессах, путях и действиях и отвечают за ключевые события в организме. Рецепторные тирозинкиназы функционируют в трансмембранной передаче сигналов, тогда как тирозинкиназы внутри клетки функционируют в передаче сигнала в ядро. Активность тирозинкиназы в ядре включает контроль клеточного цикла и свойства факторов транскрипции . Таким образом, активность тирозинкиназы фактически участвует в митогенезе или индукции митоза в клетке; белки цитозоля и белки ядра фосфорилируются по остаткам тирозина во время этого процесса. Рост и размножение клеток могут в некоторой степени зависеть от тирозинкиназы. Функция тирозинкиназы наблюдалась в ядерном матриксе , который состоит не из хроматина, а из ядерной оболочки и «волокнистой сети», которая служит для физической стабилизации ДНК. Если быть точным, Lyn , тип киназы из семейства Src, который был идентифицирован в ядерном матриксе, по-видимому, контролирует клеточный цикл . Тирозинкиназы семейства Src тесно связаны, но обладают широким разнообразием функций. Роли или экспрессия тирозинкиназ семейства Src значительно различаются в зависимости от типа клеток, а также во время роста и дифференцировки клеток. В целом, известно, что тирозинкиназы семейств Lyn и Src действуют в путях передачи сигналов. Есть свидетельства того, что Lyn локализуется на клеточной мембране; Lyn связан как физически, так и функционально с множеством рецепторных молекул.

Фибробласты — тип клеток, которые синтезируют внеклеточный матрикс и коллаген и участвуют в заживлении ран, — которые были трансформированы полиомавирусом, обладают более высокой активностью тирозина в клеточном матриксе. Кроме того, было установлено, что активность тирозинкиназы коррелирует с клеточной трансформацией . Также было продемонстрировано, что фосфорилирование среднего Т-антигена по тирозину также связано с трансформацией клеток, изменением, аналогичным клеточному росту или размножению.

Передача механической силы и регулирующих сигналов очень важна для нормального выживания живого организма. Белковая тирозинкиназа также играет роль в этой задаче. Протеинтирозинкиназа, называемая pp125 , вероятно, находится под влиянием очаговых клеточных адгезий, на что указывает иммунофлуоресцентная локализация указанной киназы. Фокальные адгезии — это макромолекулярные структуры, которые передают механическую силу и регулирующие сигналы. В научном сообществе pp125 также называют FAK (киназа фокальной адгезии) из-за его вышеупомянутого присутствия в фокальных адгезиях клеток. Протеинтирозинкиназа pp125 является одним из основных фосфотирозинсодержащих белков в непораженных (нетрансформированных) клетках фибробластов птиц и грызунов (клетки фибробластов более подробно описаны выше). Фибробласты — это тип клеток, ответственных за заживление ран и структуру клеток у животных, среди ряда других относительно незначительных, но важных задач, которые выполняются часто или время от времени. Последовательность и структура pp125 по сравнению с базами данных Национального фонда биомедицинских исследований и GenBank могут быть довольно уникальными, что означает, что это может быть новый член семейства протеинтирозинкиназ. Эта протеинтирозинкиназа примерно на 70% уникальна по сравнению с некоторыми другими протеинтирозинкиназами, и эта цифра не похожа на те, которые существуют у реальных членов установленного семейства протеинтирозинкиназ. Кроме того, наблюдаемая аминокислотная последовательность косвенно означает, что она связана с цитоплазмой, что делает ее одной из большой группы цитоплазматических протеинтирозинкиназ. Это было обнаружено, когда его распознали моноклональные антитела. Моноклональные антитела из клеток куриного эмбриона, трансформированных pp60v-src, распознают семь различных фосфотирозин-содержащих белков. Одно из этих моноклональных антител, названное 2A7, распознает pp125, что подтверждает идею о том, что pp125 на самом деле является протеинтирозинкиназой.

Клеточная пролиферация, как подробно объяснялось выше, может частично зависеть от тирозинкиназы. Функция тирозинкиназы наблюдалась в ядерном матриксе. Lyn, тип киназы, который первым был обнаружен в ядерном матриксе, является частью семейства тирозинкиназ Src, которые могут содержаться в ядре дифференцирующихся, вызываемых кальцием кертиноцитов. Было обнаружено, что Lyn в ядерной матрице, среди ядерной оболочки и «волокнистой сети», которая физически стабилизирует ДНК, функционирует вместе с матриксом. Кроме того, оказалось, что это связано с клеточным циклом. Однако вклад белка Lyn в общую активность тирозинкиназы в ядерном матриксе неизвестен; поскольку Lyn был извлечен лишь частично, точное измерение его активности невозможно. Показания, как таковые, заключаются в том, что, согласно Vegesna et al. (1996), полипептиды Lyn связаны с активностью тирозинкиназы в ядерном матриксе. Извлеченный Lyn был ферментативно активным, что подтверждает это мнение.

Еще одна возможная и вероятная роль протеинтирозинкиназы заключается в том, что в случае недостаточности кровообращения и дисфункции органов, вызванных эндотоксином, у крыс, когда эффекты ингибиторов тирфостина и генистеина связаны с протеинтирозинкиназой. Сигналы в окружающей среде, принимаемые рецепторами мембран клеток, передаются в цитоплазму клетки. Трансмембранная передача сигналов за счет рецепторных тирозинкиназ, согласно Bae et al. (2009), в значительной степени полагается на взаимодействия, например, опосредованные доменом белка SH2; посредством экспериментов было определено, что селективность к домену белка SH2 является функциональной в опосредовании клеточных процессов с участием тирозинкиназы. С помощью этого метода рецепторные тирозинкиназы могут влиять на передачу сигналов рецептора фактора роста. Это одна из наиболее фундаментальных функций сотовой связи многоклеточных.

Регулирование

Серьезные изменения иногда возникают, когда на фермент тирозинкиназы влияют другие факторы. Одним из факторов является молекула, которая обратимо связывается белком, называемым лигандом. Ряд рецепторных тирозинкиназ, хотя, конечно, не все, не проявляют протеинкиназной активности до тех пор, пока они не будут заняты или не активированы одним из этих лигандов. Хотя другие исследования показывают, что рецепторы остаются активными в эндосомах, когда-то считалось, что эндоцитоз, вызванный лигандами, является событием, ответственным за процесс, в котором рецепторы инактивируются. Активированные рецепторы тирозинкиназные рецепторы интернализуются (возвращаются обратно в систему) за короткое время и в конечном итоге доставляются в лизосомы, где они становятся рабочими рядом с гидролазами катаболической кислоты, которые участвуют в пищеварении. Интернализованные сигнальные комплексы участвуют в различных ролях в различных рецепторных тирозинкиназных системах, особенности которых были исследованы. Кроме того, лиганды участвуют в обратимом связывании, при этом ингибиторы связываются нековалентно (ингибирование различных типов осуществляется в зависимости от того, связывают ли эти ингибиторы фермент, комплекс фермент-субстрат или и то, и другое). Многовалентность, которая представляет особый интерес для некоторых людей, занимающихся соответствующими научными исследованиями, представляет собой явление, характеризующееся одновременным связыванием нескольких лигандов, расположенных на одной единице, с несколькими совпадающими рецепторами на другой. В любом случае связывание лиганда с его партнером очевидно из-за эффектов, которые он может оказывать на функциональность многих белков. Лиганд-активируемые рецепторные тирозинкиназы, как их иногда называют, демонстрируют уникальное свойство. Как только киназа тирозинового рецептора связывается со своим лигандом, она способна связываться с тирозинкиназой, находящейся в цитозоле клетки.

Эритроциты

Примером действия этой триггерной системы является процесс, с помощью которого регулируется образование эритроцитов . У млекопитающих есть эта система, которая начинается в почках, где вырабатывается сигнал развития. Сигналом развития, также называемым цитокином , в данном случае является эритропоэтин. (Цитокины являются ключевыми регуляторами пролиферации и дифференцировки гемопоэтических клеток.) ​​Активность эритропоэтина инициируется, когда активируются рецепторы гемопоэтических цитокинов. В регуляции эритроцитов эритропоэтин представляет собой белок, содержащий 165 аминокислот, который играет роль в активации цитоплазматической протеинкиназы JAK. Результаты некоторых более новых исследований также показали, что вышеупомянутые рецепторы цитокинов функционируют вместе с членами семейства тирозинкиназ JAK . Цитокиновые рецепторы активируют киназы JAK. Затем это приводит к фосфорилированию нескольких сигнальных белков, расположенных в клеточной мембране. Это впоследствии влияет как на стимуляцию рецепторов, опосредованных лигандом, так и на активацию внутриклеточного сигнального пути. Субстраты для киназ JAK опосредуют некоторые генные ответы и многое другое. Этот процесс также отвечает за производство клеток крови. В этом случае эритропоэтин связывается с соответствующим рецептором плазматической мембраны, димеризуя рецептор. Димер отвечает за активацию киназы JAK посредством связывания. Следовательно, остатки тирозина, расположенные в цитоплазматическом домене рецептора эритропоэтина, фосфорилируются активированной протеинкиназой JAK. В целом, это также то, как рецепторная тирозинкиназа может быть активирована лигандом для регулирования образования эритроцитов.

Другие примеры

Существуют и другие примеры активности протеинтирозинкиназы под влиянием факторов, подобные этому. Адаптерный белок, такой как Grb2, будет связываться с остатками фосфат-тирозина под действием рецепторных протеинкиназ. Это обычный механизм, который провоцирует белок-белковые взаимодействия.

Кроме того, чтобы проиллюстрировать дополнительное обстоятельство, было установлено, что инсулино-ассоциированные факторы влияют на тирозинкиназу. Субстраты рецептора инсулина — это молекулы, которые функционируют в передаче сигналов, регулируя эффекты инсулина. Многие рецепторные ферменты имеют тесно связанную структуру и активность рецепторной тирозинкиназы, и было определено, что основополагающим или прототипным рецепторным ферментом является инсулин. Субстраты рецепторов инсулина IRS2 и IRS3 обладают уникальными характеристиками функции и распределения в тканях, которые служат для усиления сигнальных возможностей в путях, которые инициируются рецепторными тирозинкиназами. Активированные молекулы IRS-1 усиливают сигнал, создаваемый инсулином. Система рецепторов инсулина, напротив, снижает эффективность эндосомной передачи сигналов.

Система рецепторов эпидермального фактора роста , как таковая, использовалась в качестве промежуточного примера. Некоторые сигналы в этом случае исходят от реальной поверхности клетки, но другие сигналы, похоже, исходят из эндосом . Это разнообразие функций может быть средством создания лиганд-специфичных сигналов. Это поддерживает идею о том, что трафик — термин, обозначающий модификацию белков после трансляции мРНК, — может иметь жизненно важное значение для функции передачи сигналов рецептора.

Источник статьи: http://ru.qaz.wiki/wiki/Tyrosine_kinase