Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Белки, обеспечивающие ввод и вывод сигнала, передаваемого белком р21, пока строго не идентифицированы, хотя есть основания полагать, что одним из них является белок GAP, который в свою очередь взаимодействует с рецептором факторов роста. Видимо, другой белок катализирует обмен GDP на GTP — процесс, весьма медленно-протекающий в комплексе р21 — GDP.
Таким образом, сравнительно небольшой c-H-ras-белок вовлечен в сложную систему межмолекулярных взаимодействий, реализация которых решающим образом зависит от присутствия связанной им молекулы GTP и скорости ее гидролиза. Нетрудно понять, что столь сложная функция белка может легко нарушаться мутациями, затрагивающими отдельные аминокислотные остатки в нормальном белке — протоонко-гене. Вследствие такого нарушения функциональных свойств мутантный белок может становиться собственно онкогеном.
i s. ¦
Так, замещение остатка Gly-12 в петле, входящей в. каталитический центр, любой ^аминокислотой, кроме пролина, резко снижает СТРазную активность, причем она перестает усиливаться за счет взаимодействия с GAP-белком. Как показал рентгеноструктурный анализ с применением метода, позволяющего наблюдать за гидролйзом GTP в динамике, мутация не вызывает крупных изменений в конформации зоны связывания GTP. Например, при замене Gly-12 —> Val затрагиваются лишь
'' 287
'позиции остатков Gly—60, Thr-38 и Gin-61, окружающих 7-фосфат GTP. В результате, однако, мутантный белок крайне медленно гидролизует GTP и как бы перестает "выключаться", продолжая посылать в клетку стимулирующие сигналы даже тогда, когда они не нужны, в отсутствие внешнего сигнала. Таким образом, белок c-H-ras становится способным трансформировать нормальные клетки в опухолевые, т.е. приобретает трансформирующую активность.
Трансформирующую активность и, следовательно, превращение протоонкогена в онкоген вызывают и замены аминокислотных остатков 116 и 119, участвующих в связывании гуанинового фрагмента GTP, а также остатков 59, 61 и 63, которые мбгут влиять на конформацию петли, включающей остаток глицина Gly-12, снижая этим СТРазную активность.
В то же время аминокислотные замены На участке 35—40 снижают способность активированного c-H-ras-белка к трансформации клеток, хотя и не изменяют СТРазной активности или связывания GTP или GDP. По-видимому, этот участок вовлечен во взаимодействие с белком-мишенью, на который передается сигнал. Нарушение такого взаимодействия* лишает смысла активацию c-H-ras-белка при связывания GTP, прерывает передачу сигнала.
Основные черты строения и механизма действия г as 21-бел ка, по всей видимости, типичны для других G-белков, во всяком случае для их G-доменов. В частности, близкую структуру имеет G-домен фактора элонгации EF“Tu.
12.2. ТРАНСДУЦИН
Трансдуцин — гораздо более сложный G-белок, участвующий в передаче световою сигнала и, что чрезвычайно важно, в его огромном усилении. Схема его действия представляется следующим' образом (рис. 12.3). Молекула родопсина, улавливая фотон, переходит в активированное состояние и образует комплекс с трансдуцином, G-белком, содержащим связанную молекулу GDP. Образование комплекса активированный родопсин — трансдуцин ускоряет обмен связанного с последним GDP на GTP. Образующийся в результате такого обмена комплекс акти-бир о ванный родопсин — трансдуцин — GTP распадается с отщеплением активированного родопсина, который может взаимодействовать с другой. молекулой трансдуцина и также перевести ее в активное состояние за счет обмена GDP на GTP. Таким образом реализуется первая ступень усиления сигнала — активированная молекула родопсина за время своего существования успевает взаимодействовать с несколькими сотнями
288 '
PDE,
P
I:
PDE,-T-GDP
X
сбМР-4 PDE'TOTP
^ V
F- CMP \
молекул трансдуцина, переводя их в. активную форму — комплекс транс дуцин — GTP.
Высвобождающийся • после • отщепления родопсина транс дуцин, активированный GTP, образует комплекс с неактивной ¦ формой фос-фодиэстеразы циклического гуанозинмонофосфата cGMP, в результате чего этот фермент активиру- '
ется и начинает эффективно R
гидролизовать cGMP. Действие ферментного комплекса фосфодиэстераза — транс дуцин — GTP продолжается до тех пор, пока не произойдет, гидролиз связанного GTP, катализируемый . самим транс дуцином. После этого отщепляется и утрачивает активность фосфодиэстераза, прекращается накопление GMP, а комплекс транс дуцин —
GDP оказывается готовым к новому циклу усиления светового сигнала за счет связывания с активированным светом родопсином.
Изложенная выше схема действия трансдуцина упрощена. В действительности трансдуцин ¦ представляет собой белок, построенный из трех неодинаковых субъединиц. Одна из них — Та (39 кДа) — связывает GTP и GDP и . катализирует ¦ гидролиз GTP. Она содержит структуру, гомологичную белку с-Н-ras. Другая субъединица трансдуцина — 1(3 (35 кДа) — очень близка субъединицам Gj и Gs белков аденилатцик-лазной системы (см. ниже) и представляет собой полипеп-тидную. цепь, построенную
