Молекулярная биология ч.4 Мессенджеры

1.

Постсинаптическая трансформация сигнала:
первичные и вторичные посредники, G-белки и
протеинкиназы.
Молекулярные механизмы передачи импульса в
мембранах нейронов, ионные каналы и рецепторы.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

мембранные рецепторы 5-гидрокситриптамина (5-HT),
нейромедиатора и гормона, известного под названием
серотонин, взаимодействующие также с множеством
медицинских препаратов и психоактивных веществ.
Активация рецепторов запускает внутриклеточные
процессы, влияющие на активность других
медиаторных систем — глутаматной, дофаминовой и
ГАМК.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

1. Связывание агониста индуцирует открывание канала, образуемого рецептором.
Примерами могут служить никотиновый ацетилхолиновый рецептор (nAChR),
рецептор γ – аминомасляной кислоты (ГАМК) и глициновый рецептор. Все эти
рецепторы нейромедиаторов, которые структурно объединены в малое
суперсемейство.
2. При связывании лиганда активируется тирозиновая протеинкиназа,
представляющая собой цитоплазматический домен рецептора. Обычно сам рецептор
и является мишенью (происходит аутофосфорилирование), но данные о том, какие
именно белки фосфорилируются и как они влияют на клетку, практически
отсутствуют. Этот механизм используют рецепторы митогенных пептидных гормонов
и фактора роста, причём многие из этих рецепторов структурно родственны между
собой. Каждый из этих рецепторных полипептидов имеет по одному
трансмембранному сегменту.
3. Рецептор образует комплекс с одной из групп мембраносвязанных GTP–
связывающих белков, называемых G– белками. При связывании лиганда с
рецептором в комплексе рецептор/G– белок происходит конформационное
изменение, в результате чего облегчается обмен связанного GDP и GTP на G– белке.
G– белок активируется на короткое время, будучи связанным с GTP, и в этом
состоянии может отделиться от рецептора, причём одна или больше субъединиц G–
белка могут связаться с другими мембранными белками. Это так называемая
«мишень». На них и оказывается воздействие. К этим мишеням относятся ионные
каналы, аденилатциклаза, сGMP– фосфодиэстераза и фосфолипаза С. К
суперсемейству рецепторов, чьё действие опосредуется G– белками, принадлежат
также β – адренергические рецепторы, мускариновые ацетилхолиновые рецепторы и
опсины (световые рецепторы). Каждый из этих рецепторов имеет семь
трансмембранных сегментов.

20.

21.

Примеры молекулярной организации некоторых
структур, участвующих в путях сигнальной
трансдукции.
А - рецептор мембраны клетки, связывающий на
внешней поверхности лиганд, а внутри гетеротримерный G-белок. Б - молекулярная
организация аденилатциклазы. В - структура
фосфатидилинози- тол-4,5-дифосфата и образованных
под действием фосфолипазы С инозитол-1,4,5трифосфата и диацилглицерола. Г - структура 3',5'циклического АМФ (активатора протеинкиназы А). Д структура ГМФ. Е - структура 3',5'-циклического ГМФ
(активатора протеинкиназы G)

22.

G-белки (ГТФ-связывающие белки) - универсальные посредники при передаче сигналов от
рецепторов к ферментам клеточной мембраны, катализирующим образование вторичных
посредников гормонального сигнала. G-белки - олигомеры, состоящие из α, β и γсубъединиц. Состав димеров βγ незначительно различаются в разных тканях, но в пределах
одной клетки все G-белки, как правило, имеют одинаковый комплект βγ-субъединиц.
Поэтому G-белки принято различать по их α-субъединицам. Выявлено 16 генов, кодирующих
различные α-субъединицы G-белков. Некоторые из генов имеют более одного белка,
вследствие альтернативного сплайсинга РНК.
Каждая а-субъединица в составе G-белка имеет специфические центры:
связывания ГТФ или ГДФ;
взаимодействия с рецептором;
связывания с βγ-субъединицами;
фосфорилирования под действием протеинкиназы С;
взаимодействия с ферментом аденилатциклазой или фосфолипазой С.
В структуре G-белков отсутствуют α-спиральные, пронизывающие мембрану домены. G-белки
относят к группе "заякоренных" белков.

23.

Принцип работы гетеротримерных ГТФсвязывающих белков (гетеротримерных G-белков)
Принцип работы мономерных ГТФ-связывающих
белков (мономерных G-белков).