Большинство гидрофильных сигнальных веществ (см. Гидрофильные гормоны) не способны проходить через липофильную клеточную мембрану. Поэтому передача сигнала в клетку осуществляется через мембранные рецепторы (проводники сигнала). Рецепторы — это интегральные мембранные белки, которые связывают сигнальные вещества на внешней стороне мембраны и за счёт изменения пространственной структуры генерируют новый сигнал на внутренней стороне мембраны. Данным сигналом определяется транскрипция определённых генов и активность ферментов, которые контролируют обмен веществ и взаимодействуют с цитоскелетом.
Различают три типа рецепторов.
1. Рецепторы первого типа являются белками, имеющими одну трансмембранную полипептидную цепь. Это аллостерические ферменты, активный центр которых расположен на внутренней стороне мембраны. Многие из них являются тирозиновыми протеинкиназами. К этому типу принадлежат рецепторы инсулина, ростовых факторов и цитокинов.
Связывание сигнального вещества ведёт к димеризации рецептора. При этом происходит активация фермента и фосфорилирование остатков тирозина в ряде белков. В первую очередь фосфорилируется молекула рецептора (автофосфорилирование). С фосфотирозином связывается SH2-домен белка-переносчика сигнала (см. Цитокины), функция которого состоит в передаче сигнала внутриклеточным протеинкиназам.
2. Ионные каналы. Эти рецепторы второго типа являются олигомерными мембранными белками, образующими лиганд-активируемый ионный канал. Связывание лиганда ведёт к открыванию канала для ионов Na+, K+ или Cl-. По такому механизму осуществляется действие нейромедиаторов, таких, как ацетилхолин (никотиновые рецепторы: Na+- и K+-каналы) и γ-аминомасляная кислота (A-рецептор: Cl--канал).
3. Рецепторы третьего типа, сопряжённые с ПГФ-связывающими белками. Полипептидная цепь этих белков включает семь трансмембранных тяжей. Такие рецепторы передают сигнал с помощью ГТФ-связывающих белков на белки-эффекторы, которые являются сопряжёнными ферментами или ионными каналами. Функция этих белков заключается в изменении концентрации ионов или вторичных мессенджеров.
Таким образом, связывание сигнального вещества с мембранным рецептором влечёт за собой один из трёх вариантов внутриклеточного ответа: рецепторные тирозинкиназы активируют внутриклеточные протеин-киназы, активация лиганд-активируемых ионных каналов ведёт к изменению концентрации ионов и активация рецепторов, сопряжённых с ГТФ-связывающими белками, индуцирует синтез веществ-посредников, вторичных мессенджеров. Все три системы передачи сигнала взаимосвязаны. Так, например, образование вторичного мессенджера цАМФ (сАМР) (см. Вторичные мессенджеры) приводит к активации протеинкиназ А [ПК-A (РК-А)], вторичный мессенджер диацилглицерин [ДАГ (DAG)] активирует [ПК-С (РК-С)], а вторичный мессенджер инозит-1,4,5-трифосфат [ИФ3 (lnsP3)] вызывает повышение концентрации ионов Са2+ в цитоплазме клетки.
Различают три типа рецепторов.
1. Рецепторы первого типа являются белками, имеющими одну трансмембранную полипептидную цепь. Это аллостерические ферменты, активный центр которых расположен на внутренней стороне мембраны. Многие из них являются тирозиновыми протеинкиназами. К этому типу принадлежат рецепторы инсулина, ростовых факторов и цитокинов.
Связывание сигнального вещества ведёт к димеризации рецептора. При этом происходит активация фермента и фосфорилирование остатков тирозина в ряде белков. В первую очередь фосфорилируется молекула рецептора (автофосфорилирование). С фосфотирозином связывается SH2-домен белка-переносчика сигнала (см. Цитокины), функция которого состоит в передаче сигнала внутриклеточным протеинкиназам.
2. Ионные каналы. Эти рецепторы второго типа являются олигомерными мембранными белками, образующими лиганд-активируемый ионный канал. Связывание лиганда ведёт к открыванию канала для ионов Na+, K+ или Cl-. По такому механизму осуществляется действие нейромедиаторов, таких, как ацетилхолин (никотиновые рецепторы: Na+- и K+-каналы) и γ-аминомасляная кислота (A-рецептор: Cl--канал).
3. Рецепторы третьего типа, сопряжённые с ПГФ-связывающими белками. Полипептидная цепь этих белков включает семь трансмембранных тяжей. Такие рецепторы передают сигнал с помощью ГТФ-связывающих белков на белки-эффекторы, которые являются сопряжёнными ферментами или ионными каналами. Функция этих белков заключается в изменении концентрации ионов или вторичных мессенджеров.
Таким образом, связывание сигнального вещества с мембранным рецептором влечёт за собой один из трёх вариантов внутриклеточного ответа: рецепторные тирозинкиназы активируют внутриклеточные протеин-киназы, активация лиганд-активируемых ионных каналов ведёт к изменению концентрации ионов и активация рецепторов, сопряжённых с ГТФ-связывающими белками, индуцирует синтез веществ-посредников, вторичных мессенджеров. Все три системы передачи сигнала взаимосвязаны. Так, например, образование вторичного мессенджера цАМФ (сАМР) (см. Вторичные мессенджеры) приводит к активации протеинкиназ А [ПК-A (РК-А)], вторичный мессенджер диацилглицерин [ДАГ (DAG)] активирует [ПК-С (РК-С)], а вторичный мессенджер инозит-1,4,5-трифосфат [ИФ3 (lnsP3)] вызывает повышение концентрации ионов Са2+ в цитоплазме клетки.
Статьи раздела «Механизм действия гидрофильных гормонов»:
- А. Механизм действия гидрофильных гормонов
- Б. Преобразование сигнала G-белками
Структура:
Списки:
Сложность материала:
Величины и единицы:
Книги Список книг
Откровенная наука. Беседы с корифеями биохимии и медицинской химии Книга И. Харгиттаи состоит из 36 бесед с выдающимися учёными XX века, работавшими в ...
Методы в молекулярной биофизике. Структура. Функция. Динамика. В 2 томах. Том 2 Учебное пособие посвящено современному описанию физико-химических подходов, ...
Введение в биофизическую химию Книга представляет собой руководство по биофизической химии, в котором кратко и ...