Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Во многих отделах мозга, включая мозжечок, рецепторы фос-фолипазы С и С-киназа имеют одинаковую локализацию и функционируют синергично. Однако в некоторых отделах, таких, как грудной отдел спинного мозга, рецепторы и киназа разобщены; две ветви этого внутриклеточного сигнального пути не составляют там эквивалентную пару. Поэтому в ряде случаев диацилглицерин формируется и активирует С-киназу без образования инозитолтрифосфата. В этих случаях, очевидно, диацилглицерин образуется уже не из фосфатидилинозитолдифос-фата, а из монофосфорилированного мембранного липида — фосфатидилинозитола. Таким образом, в нервной ткани имеется еще один вариант активации протеинкиназы С.
Протеинкиназа С обнаружена в разных тканях млекопитающих и лишена строгой тканевой и видовой специфичности. Однако в мозге ее концентрация является наибольшей. Субклеточное распределение протеинкиназы С неодинаково в разных тканях и органах: фермент преимущественно локализован в цитозоле клеток сердца и в мембранной фракции клеток мозга. Протеинкиназа С мозга —мономер сМг = 80-87 кД, состоящий из двух доменов', регуляторного, имеющего участки связывания для диацилглицерина и фосфолипидов, и каталитического. Домены разделяют участок полипептидной цепи, чувствительный к протеолитической атаке.
Наибольший активирующий эффект на протеинкиназу С оказывают диацилглицерины и в меньшей мере фосфатидилинози-тол, фосфатидилсерин и фосфатидная кислота. Диацилглицерины увеличивают сродство протеинкиназы С к фосфолипидам. При этом протеинкиназа С становится чувствительной к физиологическим концентрациям Са2+ в клетке (уменьшение концентрации Са2+, необходимой для активации протеинкиназы, от НО"4 до 110-7 М). Диацилглицерин быстро образуется в ответ на сигнал-рецепторное взаимодействие и быстро разрушается (время существования до 1 мин), что в конечном итоге и определяет его свойства как вторичного посредника.
358
Известно, что сродство С-киназы к плазматическим мембранам увеличивается во время активации. Для транслокации киназы необходим Са2+. Связывание С-киназы с мембранами обусловлено координационным взаимодействием 4 карбоксильных групп молекул фосфатидилсерина с комплексом Са2+-фер-мент.
¦ Таким образом, индуцированное инозитолтрифосфатом увеличение внутриклеточной концентрации Са2+ может активировать С-киназу при встраивании ее в мембраны. Активированная и локализованная на наружной мембране С-киназа обусловливает фосфорилирование белковых компонентов ионных каналов, изменяя тем самым их проницаемость.
Как недавно установлено, Са2+ и фосфолипиды не всегда необходимы для активации протеинкиназы С. Так, ненасыщенные жирные кислоты (арахидо-новая, олеиновая, линолевая) могут активировать фермент независимо от Са2+ и фосфолипидов. В составе изоферментов протеинкиназы С обнаружена также Са-независимая, но фосфолипид-зависимая форма фермента.
Протеинкиназа С подвергается аутофосфорилированию в присутствии Са2+ и фосфолипидов. Физиологическое значение этого процесса состоит, вероятно, в повышении активности киназы. Установлена также активация протеинкиназы С ограниченным протеолизом под действием мембраносвязанной Са-активируемой эндогенной протеазы. Полученные фрагменты теряют сродство к мембранам независимо от присутствия Са2+ и диацилглицерина. Такие растворимые фрагменты С-киназы, активность которых не зависит от Са*+ и фосфолипидов, появляются при взаимодействии форболовых эфиров с некоторыми клетками. Ингибиторы Са-зависимых протеиназ (калпайнов) блокируют это действие форболовых эфиров. Очевидно, при стимуляции рецепторов фосфолипазы С увеличение внутриклеточной концентрации ионизированного Са2+ под действием инозитолтрифосфата приводит наряду с транслокацией С-киназы на мембраны также к активации мембраносвязанных, Са-стимулируемых протеиназ и появлению независимой от Са2+ и фосфолипидов активности С-киназы.
¦ Таким образом, фосфорилирующая способность С-киназы может быть сохранена достаточно долго после прекращения действия вторичных посредников (Са2+, инозитолтрифосфата и диацилглицерина), что наводит на мысль об участии этого процесса в долговременном хранении информации в нейронах мозга —органа с наибольшей активностью протеинкиназы С. Более подробно роль С-киназы в формировании долговременной памяти будет рассмотрена в следующем разделе.
Сильными ингибиторами протеинкиназы С являются такие фармакологические агенты, как психотропные препараты фено-тиазинового ряда и местные анестетики. Очевидно, фармакологическое действие этих препаратов, которое раньше связывали с ингибированием кальмодулина, обусловлено их липофиль-ной природой и способностью конкурентно связываться с фосфолипидами, тем самым препятствуя активации протеинкина-
359
зы С. Полиамины также способны ингибировать протеинкина-зу С, что связано с избыточным положительным зарядом этих соединений. В мозге недавно обнаружен термостабильный ингибитор С-киназы: димер белковых субъединиц с Мг = 19 кД. Кальмодулин и другие Са-связываюшие белки также ингибируют активность фермента, вероятно, за счет влияния на механизм активации С-киназы.
