Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Итак, интенсивная Са-импульсация приводит к аутофосфорилированию киназы, причем “включенные” ферменты далее полностью фосфорилируются независимо от Са2 , а “выключенные” (менее 3 фосфатов на 1 моль киназы) дефосфорилиру-ются после удаления Са2+ протеинфосфатазами 1 или 2А.
¦ Таким образом, долговременное хранение систематизированной информации может быть обусловлено “включением” на достаточно длительное время различного числа (в зависимости от силы и длительности импульса) молекул холофермента В-киназы II типа, расположенных в зоне постсинаптического уплотнения.
366
Кроме аутофосфорилирования в механизме долговременного хранения информации задействованы, по всей видимости, еще два типа посттрансляционной модификации протеинкиназ
— это изменение внутриклеточной локализации киназ и специфический протеолиз. Так, например, как упоминалось, изменение компартментализации К-субъединицы А-киназы может индуцировать экспрессию генов в нейронах. Есть также основания считать, что протеолиз Р-субъединиц А-киназы принимает непосредственное участие в процессах долговременной памяти. Установлено, что при длительной активации происходит “исчезновение” Р-субъединиц. Так, обработка аналогами цАМФ синаптосом аплизии в течение 2 часов приводит к потере половины Р-субъединиц вследствие их протеолитического расщепления. Известно, что Р-субъединицы имеют участок, высокочувствительный к протеиназной атаке. Этот участок находится рядом с участком связывания Р с К-субъединицей и в холоферменте защищен (экранирован) от действия протеиназ. При диссоциации холофермента А-киназы в присутствии цАМФ такое экранирование снимается: в результате появляются фрагменты Р-субъединиц с Мг = 35 кД, которые обладают способностью связывать цАМФ, но не К-субъединицу. Следствием этого события является длительная стимуляция фосфорилирую-щей активности, которая продолжается уже после прекращения сигнала цАМФ.
¦ Таким образом, рассмотренные три постгрансляционных модификации протеинкиназ способствуют тому, что кратковременные стимулы вторичных посредников приводят к долговременным изменениям в нейрональной активности.
10.7. G-БЕЛКИ
Как уже показано выше, главная функция G-белков состоит в сопряжении активированных рецепторов на поверхности клетки с внутриклеточными эффекторами, генерирующими вторичные посредники. Однако G-белки могут также принимать участие в гормональной регуляции активности ионных каналов мембран независимо от внутриклеточных посредников (цАМФ, цГМФ и Са2+). Следовательно, G-белки способны непосредственно взаимодействовать с ионными каналами. Кроме того, мишенью действия G-белков могут быть пока неидентифицированные регуляторные компоненты мембран: активированные с помощью G-белков, эти компоненты способны, в свою очередь, прямо взаимодействовать с потенциал-зависимыми ионными канала-
367
ми, обусловливая стимулирование или ингибирование активности каналов.
Свидетельства таких функций G-белков получены в опытах на нейронах аплизии. Известно, что действие внеклеточных сигналов, приводящих к увеличению калиевой проводимости, блокируется с помощью обработки клеток коклюшным токсином. Коклюшный токсин препятствует связыванию ГТФ с G-белками, тем самым подавляя действие ингибиторов аденилатцикла-зы; при этом токсин АДФ риболизируета-субъединицу G;. Введение в нейрон негидролизуемых аналогов ГТФ, способных активировать G-белки в отсутствие внеклеточных стимулов, также приводит к увеличению К-проводимости. Наконец, стимулирование К-каналов обусловливает преинкубация с нейронами именно а-субъединицы Gj, другие нечувствительные к коклюшному токсину G-белки подобным действием не обладают. Таким образом, в нервной ткани Gj, очевидно, принимает непосредственное участие в стимулировании гормонами К-проводимости мембран.
В клетках гипофиза и коркового слоя надпочечников описан независимый от вторичных посредников механизм секреции гормонов, связанный с модулированием G-белками активности потенциал-зависимых Са-каналов. Так, в культуре клеток коркового слоя надпочечников ангиотензин II стимулирует Са-ток. Это стимулирование не зависит от внутриклеточной концентрации А- и G-киназ или стимулирующих С-киназы фор-боловых эфиров, но предотвращается предварительной обработкой клеток коклюшным токсином. Следовательно, в активации Са-каналов этого типа клеток, так же, как и в случае К-каналов нейронов аплизии, могут принимать участие G-белки непосредственно (без участия вторичных посредников и стимулирования соответствующих киназ).
В клетках гипофиза в отличие от клеток надпочечников активность потенциал-зависимых Са-каналов ингибируется с помощью G-белков (независимо от цАМФ), при этом происходит усиление гормональной секреции.
Коклюшный токсин и аналоги ГДФ, препятствующие активации G-белков, блокируют действие гормонов в ганглиях задних корешков спинного мозга и гибридных клетках нейробла-стомы и глиомы. Аналоги ГТФ, стимулирующие G-белки, напротив, восстанавливают чувствительность к гормонам этих типов клеток. Можно полагать, что ингибирование Са-каналов с помощью G-белков в нейронах млекопитающих является основой молекулярного механизма высвобождения нейромедиа-
