Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
¦ Исследование биологических свойств 2—5А показало, что этот олигонуклеид способен обратимо активировать специфическую латентную нуклеазу (РНКазу L), ускорять гидролиз РНК
и, таким образом, ингибировать синтез белка in vivo и тормозить процесс размножения клеток. Следовательно, повышение уровня 2-5А и изменение концентрации цАМФ является частью универсального механизма регуляции клеточного деления. К настоящему времени установлены два взаимодополняющих процесса, с помощью которых осуществляются эти регуляторные реакции. С одной стороны, стимуляция А-киназы при повышении уровня цАМФ (и/или уменьшение активности термостабильного ингибитора А-киназы) приводит к фосфорили-рованию белка сМг= 18 кД. Этот белок в виде фосфоформы является ингибитором активности 2'-фосфодиэстеразы — фермента гидролиза 2-5А*. С другой стороны, повышение концентрации цАМФ внутри клетки вызывает индукцию олиго(А) синтетазы, осуществляющей синтез 2-5А (вероятно, за счет транслокации Р-субъединицы А-киназы в ядро и активации специфических генов).
Совокупность этих событий приводит к устойчивому повышению уровня 2-5А и связанному с этим переходу нервных клеток в состояние покоя. По-видимому, именно таким образом осуществляется ярко выраженный антипролиферативный эффект цАМФ, вызванный действием этого вторичного посредника на систему метаболизма 2-5А. При этом взаимное влияние уровней цАМФ и 2-5А основано на механизме отрицатель-
* Сходный механизм регуляции активности доказан для протеинфосфата-зы I. Ингибитор этой фосфатазы, как упоминалось, также фосфорилируется и, соответственно, активируется с помошью А-киназы. Интересно, что молекулярная масса ингибитора фосфопротеинфосфатазы I также 18 кД. Таким образом, можно полагать, что механизм цАМФ-зависимой регуляции гидролиза 2-5А не является уникальным. Вероятно, подобным образом регулируется активность и других ферментов.
344
ной обратной связи. Так, установлено, что подъем уровня 2-5А, обусловленный увеличением внутриклеточной концентрации цАМФ по указанным механизмам, в свою очередь, способствует активации фосфодиэстеразы цАМФ. В результате происходит снижение уровня цАМФ и прекращение роста концентрации 2-5А, который является в этом случае вторичным (по отношению к цАМФ) посредником в проявлении антипролифера-тивного действия цАМФ.
10.1.3. Фосфодиэстераза
В прекращении сигнала цАМФ участвуют фосфодиэстераза, гидролизующая этот нуклеотид до АМФ. В противоположность аденилатциклазе фосфодиэстераза — преимущественно растворимый фермент. В то же время активность фермента обнаружена во фракциях саркоплазматического ретикулума, митохондрий и ядер.
Циклонуклеотидактивируемая фосфодиэстераза гидролизует как цАМФ, так и цГМФ, при этом под действием цГМФ ускоряется гидролиз цАМФ и наоборот, что свидетельствует о положительной кооперативности двух активных центров. Несомненна роль фермента в проведении нервного импульса: так, в постсинаптической мембране нервной ткани обнаружен необычайно высокий уровень фосфодиэстеразы цГМФ.
Для фосфодиэстеразы характерно наличие множественных форм. Эти формы различаются как по молекулярной массе, так и по сродству к одному и тому же и к различным циклическим нуклеотидам. В целом, сродство к циклическим нуклеотидам у фосфодиэстераз в 100-1000 раз ниже, чем у протеинкиназ А и G, поэтому при ускорении синтеза нуклеотидов сначала происходит насыщение циклическими нуклеотидами регуляторных центров киназ и лишь затем —гидролиз цАМФ и цГМФ фос-фод иэстеразами.
В мозге содержатся Са-кальмодулинрегулируемые формы как цАМФ-синтезирующего (аденилатциклаза), так и цАМФ-гид-ролизующего (фосфодиэстераза) ферментов. Са-кальмодулин-зависимая фосфодиэстераза представляет собой гомодимер, состоящий из субъединиц с различной молекулярной, массой у разных изоформ фермента. Ограниченный протеолиз субъединицы 60 кД приводит к появлению фрагмента с Мг = 36 кД и необратимой активации фосфодиэстеразы. Фрагмент 36 кД более не активируется кальмодулином. Следовательно, субъединицы фосфодиэстеразы включают 2 фрагмента: каталитический
345
и регуляторный (связывающий кальмодулин).
Анализ регуляторных свойств фосфодиэстеразы в нервной ткани свидетельствует о тесном сопряжении между цАМФ- и Са-зависимыми системами внутриклеточной сигнализации; это сопряжение может модулироваться с помощью изоферментов фосфодиэстеразы. Так, в мозге быка найдены 2 изоформы Са-КМ-зависимой фосфодиэстеразы, состоящей из субъединиц с Мг = 60 и 63 кД. Изофермент с субъединицами 60 кД может быть фосфорилирован цАМФ-зависимой протеинкиназой, что приводит к уменьшению сродства фосфодиэстеразы к кальмо-дулину. Дефосфорилирование этого изофермента осуществляет Са-КМ-стимулируемая протеинфосфатаза; при этом восстанавливается чувствительность фосфодиэстеразы к кальмодулину.
В отличие от изофермента с субъединицами 60 кД фосфори-лирование изоформы фосфодиэстеразы с субъединицами 63 кД осуществляется Са-КМ-зависимыми протеинкиназами. Это фос-форилирование также приводит к потере чувствительности фосфодиэстеразы к кальмодулину и “обращается” Са-КМ-стиму-лируемой протеинфосфатазой с восстановлением чувствительности фосфодиэстеразы к КМ. Очевидно, такой механизм регуляции фосфодиэстеразы реализуется в мозге in vivo, несмотря на очень высокую (>10 мкМ), “насыщающую” концентрацию в нем КМ. Фосфорирование снижает сродство фермента к КМ и обусловливает зависимость его активности от физиологических концентраций Са2+.
