Регуляция ферментативной активности - Коэн Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Холерный токсин — это белок, секретируемый бактерией vibrio cholerae. Его действие заключается в необратимой активации аденилатциклазы во всех клетках млекопитающих, в частности, значительно увеличивается уровень сАМР в клетках слизистой кишечника. Поскольку сАМР играет важную роль в регуляции всасывания воды в кишечном тракте, развивается чрезвычайно сильная диаррея и наступает обезвоживание организма.
Молекула холерного токсина состоит из одной А-субъединицы (Afr=27 000) и пяти В-субъединиц (Мг=11600); А-субъединица быстро расщепляется протеиназами на два фрагмента — А1 (Afr=22 000) и А2 (Afr=5000), которые остаются соединенными ди-сульфидным мостиком. Связывание токсина с плазматическими мембранами осуществляется через В-субъ-
Рис. 5.11. Пятикомпонентиая модель адеиилатциклазы; показаны пути активации и ингибирования активности. R, — рецептор стимулирующего гормона; Ri — рецептор ингибирующего гормона; G«, Gi — регуляторные белки, опосредующие действие соответственно стимулирующего и ингибирующего гормонов; С — каталитическая субъединица адеиилатциклазы; He, Hi — стимулирующий н ингвбирующий гормоны.
единицу, которая взаимодействует с ганглиозидом GM1; именно она, по-вйдимому, инициирует проникновение токсина в клетку. За активацию аденилатцикла-зы ответствен А1-фрагмент. Он катализирует ADP-рибозилирование белка Gs (гл. 4; рис. 5.11). Наступающее при этом ингибирование ОТРазной активности обусловливает постоянно активированное состояние адеиилатциклазы {43, 45].
Связывание некоторых гормонов с их рецепторами вызывает не активацию адеиилатциклазы, а ее ингибирование; оно наступает, например, при взаимодействии адреналина с а-рецептором или энкефалинов с опиатным рецептором. В этом процессе участвует, по-видимому, еще один гуаниннуклеотид-связывающий - белок, называемый Gi-белком (рис. 5.11). Gi-белок, подобно Gs-белку, представляет собой GTPa3y [46]. Предполагают, что гормоны, ингибирующие аденилат-
циклазу, стимулируют йТРазную активность Gi-белка, вызывая образование неактивного комплекса Gi—GDP. Напомним, что в случае действия стимулирующих гормонов (гл. 4) активирование аденилатцик-лазы происходит в результате регенерации Gs—GTP из Gs—GDP; влияния на йТРазную активность гормоны не оказывают. Установлено, что один из токсинов* секретируемых грамотрицательной бациллой Bordetella pertussis, вызывающей заболевание коклюшем, катализирует ADP-рибозилирование Grбелка и, предотвращает ингибирование адеиилатциклазы при связывании адреналина с аг-рецептором. Вероятно, последнее достигается в результате ингибирования GTPa3Hofl активности ( рис. 5.11). Этот токсин получил название IAP (Islet activating protein). Он не дает адреналину ингибировать освобождение инсулина, которое осуществляется р-клетками поджелудочной железы [47].
Gs-белок (Мг=80 ООО) состоит из двух субъединиц» имеющих Mr=45000 и 35000; Gi-белок (^=80000) также образован двумя субъединицами (Мг 41 000 и 35 000). Холерный токсин катализирует ADP-рибозилирование субъединицы белка Gs с Мг=45 000, a IAP — ADP-рибозилирование субъединицы белка Gi с Л1Г=41 000. Компоненты Gs и Gi, обладающие Мг= =35 000, очень сходны между собой, а возможно даже идентичны [48].
Интересно отметить, что Bordetella pertussis секре-тирует еще один белок, растворимую аденилатцикла-зу, которая практически неактивна в отсутствие кальмодулина [49]. Весьма вероятно, что этот белок также может проникать в клетки млекопитающих и активироваться находящимся в них кальмодулином. Таким образом, увеличение уровня сАМР в клетках организма, инфицированного Bordetella pertussis, может быть обусловлено двумя независимыми причинами.
Токсин, вызывающий симптомы сибирской язвы, включает три белка: защитный антиген (ЗА), летальный фактор (ЛФ) и фактор отека (ФО); каждый из них в отдельности не вызывает физиологических эффектов, но попарно факторы проявляют токсичность.
Введение крысам ЗА вместе с ЛФ вызывает гибель животных в течение 60 мин, а совместное введение ЗА и ФО приводит к развитию отека кожи (набухание вследствие накопления воды) у кроликов и морских свинок. Установлено, что ФО — это аденилатциклаза, которая, подобно токсину Bordetella pertussis, неактивна в отсутствие кальмодулина. Имеющиеся данные показывают, что ЗА при взаимодействии с клетками образует рецепторную систему, обеспечивающую переход ФО и ЛФ в цитоплазму [50].
5.4.3. Инактивация PHК-полимеразы Е. coli при инфицировании бактериофагом Т4
Известно, что Corynebacterium diphtheriae становится патогенной только после того, как она сама окажется инфицированной определенным бактериофагом. В настоящее время установлено, что структурный ген дифтерийного токсина (и, возможно, других токсинов) входит в состав фагового генома [39]. Неудивительно поэтому, что бактериофаги используют ADP-рибозили-рование для подавления некоторых жизненно важных функций бактерий-хозяев.
Спустя несколько минут после проникновения бактериофага в клетку Е. coli генетический аппарат бактерии переключается с транскрипции собственного генома на транскрипцию фага Т4; . при этом используется РНК-полимераза Е. coli. В этом процессе участвуют две разные реакции ADP-рибо^илирования, получившие названия реакции альтерации, и реакции модификации [51].
