4. Трансмембранная передача сигнала. Участие мембран в активации внутриклеточных регуляторных систем – аденилатциклазная система.

Важное свойство мембран – способность воспринимать и передавать внутрь клетки

сигналы из внешней среды. «Узнавание» сигнальных молекул осуществляется с помощью белков – рецепторов, встроенных в клеточную мембрану клеток – мишеней или находящимися в клетке. Клетку – мишень определяют по способности избирательно связывать данную сигнальную молекулу с помощью рецептора.

Если сигнал воспринимается мембранными рецепторами, то схему передачи информации можно представить так:

1. Взаимодейтсвие рецептора с сигнальной молекулой (первичным посредником).

2. Активация мембранного фермента, ответсвенного и образование вторичного посредника.

3. Образование вторичного посредника цАМФ, цГМФ, ИФ3, ДАГ или Са2+.

4. Активация посредниками специфических белков, в основном протеинкиназ, которые, в свою очередь, фосфорилируя ферменты, оказывают влияние на активность

внутриклеточных процессов.

Несмотря на огромное разнообразие сигнальных молекул, рецепторов и процессов, которые они регулируют, существует всего несколько механизмов трансмембранной передачи информации:

1. С использованием аденилациклазной системы.

2. Инозитолфосфосфатной системы.

3. Каталитических рецепторов.

4. Цитоплазматических или ядерных рецепторов.

Аденилатциклазная система

6. Трансмембранная передача сигнала. Участие мембран в активации внутриклеточных регуляторных систем – инозитолфосфатная система.

Важное свойство мембран – способность воспринимать и передавать внутрь клетки

сигналы из внешней среды. «Узнавание» сигнальных молекул осуществляется с помощью белков – рецепторов, встроенных в клеточную мембрану клеток – мишеней или находящимися в клетке. Клетку – мишень определяют по способности избирательно связывать данную сигнальную молекулу с помощью рецептора.

Если сигнал воспринимается мембранными рецепторами, то схему передачи информации можно представить так:

1. Взаимодейтсвие рецептора с сигнальной молекулой (первичным посредником).

2. Активация мембранного фермента, ответсвенного и образование вторичного посредника.

3. Образование вторичного посредника цАМФ, цГМФ, ИФ3, ДАГ или Са2+.

4. Активация посредниками специфических белков, в основном протеинкиназ, которые, в свою очередь, фосфорилируя ферменты, оказывают влияние на активность

внутриклеточных процессов.

Несмотря на огромное разнообразие сигнальных молекул, рецепторов и процессов, которые они регулируют, существует всего несколько механизмов трансмембранной передачи информации:

1. С использованием аденилациклазной системы.

2. Инозитолфосфосфатной системы.

3. Каталитических рецепторов.

4. Цитоплазматических или ядерных рецепторов.

Инозитолфосфатная система:

7. Каталитические мембранные рецепторы на примере рецептора инсулина.

К каталитическим мембранным рецепторам относятся рецепторы, обладающие тирозинкиназной активностью, и рецепторы, обладающие гуанилатциклазной активностью.

Рецептор инсулина является примером рецепторной тирозиновой протеинкиназы.

Рецептор инсулина – тирозиновая протеинкиназа, фосфорилирующая белки по ОН – группам тирозина.

Вообще, тирозиновые протеиназы подразделяют на 2 типа – мембранные (рецепторные) и цитоплазматические. Внутриклеточные тирозиновые

протеинкиназы принимают участие в процессах передачи сигнала в ядро. Рецепторные тирозиновые протеинкиназы участвуют в трансмембранной передаче сигналов.

Рецептор инсулина состоит из двух альфа – и двух бета – субъединиц, связанных дисульфидными связями и нековалетными взаимодействиями. Альфа – и бета –

субъдиницы – гликопротеины с углеводной частью на наружной стороне мембраны. Вне мембраны на ее поверхности находятся альфа – субъединицы. Центр связывания

инсулина образован N – концевыми доменами альфа – субъединиц. Бета – субъединицы пронизывают мембранный бислой и не участвуют в связывании инсулина.

Каталитический центр тирозиновой протеинкиназы находится на внутриклеточных

доменах бета – субъединиц. В отсутствие гормона инсулиновые рецепторы не проявляют тирозинкиназной активности.

Присоединение инсулина к центру связывания на альфа – субъединицах активирует фермент, причем субстратом служит сама тирозиновая протеинкиназа (бета – субъединицы), т.е. происходит фосфорилирование бета – субъединицы по нескольким

тирозиновым остаткам. Фосфорилирование бета – субъединиц происходит по механизму межмолекулярного трансфосфорилирования, т.е. каждая бета – субъединица

фосфорилирует другую бета – субъединицу той же молекулы рецептора.

Это приводит к изменению субстратной специфичности тирозиновой протеинкиназы, теперь она способна фосфорилировать и другие внутриклеточные белки.

Ключевой белок, фосфорилируемый тирозиновой протеинкиназой, - субстрат

инсулинового рецептора – 1 (IRS – 1). Фосфорилированный IRS – 1 активирует ферменты (например, тирозиновую протеинкиназу) белки, участвующие в регуляции клеточных

процессов.

Дефосфорилирование рецептора под действием тирозиновой фосфопротеинфосфатазы возвращает его в неактивное состояние. Сродство рецептора к инсулину снижается при его фосфорилировании протеинкиназой А по аминокислотным отстаткам серина и

треонина.