Регуляция ферментативной активности - Коэн Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 4.10. Трехкомпоиеитиая модель адеиилатциклазы [31]. Н — гормои, например адреналин; R — рецептор гормона; Qs — белок, связывающий гуаииновый нуклеотид; С — каталитическая субъединица адеиилатциклазы.
деке «s» — от слова stimulatory — стимулирующая) при условии, что этот белок связал GTP. Однако белок Gs при взаимодействии с субъединицей С приобретает ОТРазную активность и гидролизует связанный GTP до GDP + Pi; в результате активация белка С прекращается, поскольку комплекс Gs—GDP не способен его активировать. Предполагается, что комплекс адреналин—(J-рецептор активирует белок С, ускоряя регенерацию Gs—GTP из Gs—GDP. Следовательно, аденилатциклазную систему можно сравнить с алло-стерическим ферментом, у которого p-рецептор и Gs-белок являются регуляторными субъединицами, а адреналин и GTP — аллостерическими активаторами; при этом субъединицы фиксированы и определенным образом ориентированы в плазматической мембране. В результате взаимодействия адреналина с р-рецепто-ром (на наружной стороне мембраны) внутри клетки образуется сАМР. Следует отметить, что на рис. 4.10 приведена лишь общая схема рассматриваемой системы. Известно, что компоненты R, Gs и С представлены
в комплексе не в эквимолярных соотношениях: молярное содержание Gs значительно выше, чем R и С. Это позволяет предположить, что одна молекула р-рецеп-тора может активировать несколько молекул Gs [32]. Более подробно некоторые аспекты взаимодействия гормонов с аденилатциклазной системой рассматриваются в следующей главе (разд. 5.4).
4.6.2. Действие сАМР на гликогенолиз
Открытие способности сАМР стимулировать превращение фосфорилазы Ъ в фосфорилазу а указывало на то, что это действие обусловлено либо активированием киназы фосфорилазы, либо ингибированием про-теинфосфатазы-1. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что in vivo для регуляции гликогенолиза используются оба пути. сАМР передает гормональный сигнал, активируя фермент, называемый сАМР-зави-симой протеинкиназой (сАМР-ПК) [4]. Этот фермент состоит из двух регуляторных (R) субъединиц, каждая из которых связывает две молекулы сАМР, и двух каталитических (С) субъединиц, в которых локализован активный центр [33]. При активации, осуществляемой сАМР, происходит диссоциация комплекса R2C2:
R2C2 + 4сАМР ^ 2С + (cAMP)4R2.
(неактивный) (активный)
Далее сигнал передается киназе фосфорилазы (см. разд. 4.4). Этот фермент представлен двумя формами— малоактивной дефосфо,рилированной Ь-формой (активность которой возрастает в 20—30 раз при взаимодействии с TN-C в условиях микромолярной концентрации Са2+) и высокоактивной фосфорилирован-ной a-формой (на активность которой TN-C не влияет) [14, 15]. Превращение киназы фосфорилазы b в а катализируется сАМР-зависимой протеинкиназой; при этом происходит быстрое фосфорилирование одного остатка серина в р-субъединице и относительно медленное фосфорилирование остатка серина в а-субъединице. Активация обусловлена в основном фосфорилированием р-субъединицы [34], од-
нако небольшое дополнительное повышение активности вызывает и фосфорилирование а-субъедини-цы [35]. Оба остатка серина фосфорилируются in vivo при действии адреналина [34].
Для активности как &-формы, так и a-формы абсолютно необходим Са2+; при насыщающей концентрации Са^ активность a-формы в 15 раз выше, чем &-формы; кроме того, величина Ка (для связывания Са2+) у a-формы в 10 раз меньше, чем у &-формы (рис. 4.5). Можно поэтому предполагать, что фосфорилирование а- и р-субъединиц не только увеличивает каталитическую активность у-субъединицы; оно обеспечивает также возможность активации в условиях, когда в 6-субъединице (кальмодулине) занята только часть Са2+-связывающих участков. Полагают, что a-форма полностью активируется, если Са^ занимает только два высокоаффинных Са2+-связывающих участка; для активирования же &-формы должны быть заняты все четыре участка (рис. 4.6).
Протеинфосфатаза-1 (ПрФ-1) является не только главной фосфатазой, которая превращает фосфорила-зу а в фосфорилазу Ь, но также главным ферментом, который дефосфорилирует р-субъединицу киназы фосфорилазы и гликогенсинтазу [36]. ПрФ-1 катализирует, следовательно, все реакции дефосфорилирования, которые приводят к ингибированию гликогенолиза и активации синтеза гликогена (рис. 4.11). ПрФ-1 эф-
П ротеиифосфатаза-1
I
Инактивированная
киназа
фосфорилазы
Активированная
гликоген-г сннтаза
Инактивированная
фосфорилаза
у
Ингибирование
гликогенолиза
Активация
синтеза
гликогена
Рис. 4.11. Роль протеинфосфатазы-1 в регуляции метаболизма гликогена.
