Молекулярные основы действия ферментов - Севери Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
101
\
Передача гормонального сигнала рецептором
Взаимодействие рецептора с iV-белком, о котором упоминалось в предыдущем
разделе, необходимо для передачи гормонального сигнала на ферментативный
белок или, иными словами, для сопряжения рецептора с аденилатциклазой. Об
этом свидетельствует абсолютная необходимость гуаниловых нуклеотидов для
реализации воздействия гормона. Впервые это явление было обнаружено для
стимулируемой глюкагоном аденилатциклазы печени [72], а затем
подтверждено для большого числа стимулируемых гормонами и в последние
годы для ингибируемых гормонами [73] аденилатциклазных систем. Иногда
эффект гуаниловых нуклеотидов бывает трудно обнаружить из-за присутствия
их в виде примеси в препаратах АТФ [74] или вследствие наличия эндогенных
нуклеотидов в мембранах. Роль гуаниловых нуклеотидов показана in vivo,
когда искусственное уменьшение концентрации ГТФ внутри неразрушенных
клеток уменьшало величину пика цАМФ в ответ на гормональный стимул [75].
В клетках лимфомы сус~ отсутствие функционирующего N-белка приводит к
отсутствию гормональной чувствительности аденилатциклазы, хотя в этих
клетках есть и рецепторы, и каталитический белок [69]. Лимбирд с сотр.
[76] показали, что в созревающих ретикулоцитах крыс одновременно с
потерей способности агониста стимулировать образование комплекса М-белка
с рецептором уменьшается чувствительность аденилатциклазы к катехоламинам
и к G/?/?NHp.
В настоящее время в общих чертах уже определены факторы,
способствующие сопряжению или диссоциации рецепторного и регуляторного
белков, и описаны некоторые изменения, происходящие с молекулой рецептора
под воздействием этих факторов. Для p-адренергических систем показано,
что, в отличие от антагонистов, агонисты способны переводить часть p-
рецепторов из состояния низкого сродства в состояние высокого сродства к
агонисту [77]. Гуаниловые нуклеотиды обратимо переводят эту популяцию p-
рецепторов снова в состояние низкого сродства, и одновременно происходит
вызванное гуаниловыми нуклеотидами увеличение активности аденилатциклазы
[12, 37, 69]. В присутствии антагонистов гуаниловые нуклеотиды не
изменяют сродства рецептора [69, 78, 50].
Иными словами, состояния p-рецептора с разным сродством к агонисту
могут обратимо переходить одно в другое под воздействием эффекторов
аденилатциклазной системы. Неэффективные соединения (напротив,
антагонисты) таких переходов не вызывают. То же показано для а-рецептора
в системе с ингибируемой аденилатциклазой [79].
Перечисленные факторы послужили толчком к формулированию модели
"динамического сродства рецепторов" в лаборатории Лефковитца [80]. По
этой модели сопрягаться с аденилатцикла-зон путем взаимодействия с Л'-
белком может только р-рецептор, находящийся в строго определенном
состоянии R*. Это состояние
102
характеризуется примерно в 10 раз более высоким сродством к агонисту,
поэтому R* занят гормоном (Я) и комплекс R*-H медленно диссоциирует. R* -
долгоживущее состояние рецептора, оно возникает только после
взаимодействия рецептора с агонистом и существует до момента связывания
гуанилового нуклеотида с W-белком, после чего рецептор переходит в
исходное состояние R. Таким образом, индукция формирования комплекса R*-Н
является фундаментальным свойством агонистов |3-рецептора, антагонисты
такой способностью не обладают.
Реальное существование комплекса R*-Н показано для различных |3-
адренергических систем [76, 78, 80-83], для дофаминового [84] и
глюкагонового [85] рецепторов. Формирование этого комплекса происходит
также при взаимодействии проста-гландина Ех с а-рецептором тромбоцитов
человека [40], в случае мускаринового рецептора [86] и дофаминового
рецептора /)2 передней доли гипофиза [87], т. е. в случае ингибируемых
аденил-атциклазных систем.
Чем различаются два состояния рецептора - R и R*? Возможно, что это
две разные конформации одной и той же белковой молекулы. При переходе 0-
рецептора в состояние высокого сродства ряд исследователей наблюдали
повышение реакционной способности SH-группы [50, 88, 89]. Повышения
реакционной способности SH-группы не наблюдалось в клетках с нарушенным
механизмом передачи гормонального сигнала {сус~ и UNC) [50]. SH-группа
была также необходима для осуществления отрицательного эффекта гуаниловых
нуклеотидов на связывание [125J]-глюкагона глюкагоновым рецептором печени
[70]. Однако более существенные данные о структурных характеристиках R* и
R отсутствуют. Ничего не известно также о химизме взаимодействия
комплекса R*-Н с М-белком, о локализации этого взаимодействия в мембране.
Временные характеристики формирования, существования и разрушения
комплексов R*-Н и R*-Н-N также почти не изучены, хотя работа Цитри и
Шрамма [88] по кинетике активации W-белка при взаимодействии с p-
рецептором эритроцитов индюка свидетельствует о возможности длительного
существования комплекса R*-Н и, следовательно, о возможности
