Найбільш вивченим є аденілатціклазную шлях передачі гормонального сигналу. У ньому задіяно мімімум п'ять добре вивчених білків. 1) рецептор гормону; 2) фермент аденилатциклаза. виконує функцію синтезу циклічного АМФ (цАМФ); 3) G-білок, який здійснює зв'язок між аденилатциклазой і рецептором; 4) цАМФ-залежна протеинкиназа. каталізує фосфорилювання внутрішньоклітинних ферментів або білків-мішеней, відповідно змінюючи їх активність; 5) фосфодіестерази. яка викликає розпад цАМФ і тим самим припиняє (обриває) дію сигналу (рис. 8.5).
Отримано в чистому вигляді # 945; - і # 946; -адренергічні рецептори з плазматичних мембран клітин печінки. м'язів і жирової тканини. Показано, що зв'язування гормону з # 946; адренергічними рецептором призводить до структурних змін внутрішньоклітинного домену рецептора. що в свою чергу забезпечує взаємодію рецептора з другим білком сигнального шляху - ГТФ-зв'язуючим.
ГТФ-зв'язуючий білок - G-білок - являє собою суміш 2 типів білків. активного Gs (від англ. stimulatory G) і ингибиторного Gi з мовляв. масою 80000-90000. У складі кожного з них є три різні субодиниці (# 945; -, # 946; - і # 947 ;-), тобто це гетеротрімери. Показано, що # 946; -суб'еді-ниці Gs і Gi ідентичні (мол. Маса 35000); в той же час # 945; -субодиниці, що є продуктами різних генів (мол. Маса 45000 і 41000), виявилися відповідальними за прояв G-білком активаторной і ингибиторной активності відповідно. Гормонрецепторную комплекс повідомляє G-білку здатність не тільки легко обмінювати ендогенний пов'язаний ГДФ на ГТФ, але і переводити Gs -белок в активований стан, при цьому активний G-білок дисоціює в присутності іонів Mg 2+ на # 946; -, # 947; -субодиниці і комплекс # 945; -субодиниці Gs в ГТФ-формі; цей активний комплекс потім переміщається до молекули аденілатциклази і активує її. Сам комплекс потім піддається самоінактіваціі за рахунок енергії розпаду ГТФ і реассоціаціі # 946; - і # 947; -субодиниці з утворенням первинної ГДФ-форми Gs.
Мал. 8.5. Аденілатціклазную шлях передачі гормонального сигналу.
Рец - рецептор; G - G-білок; АЦ-аденилатциклаза.
Протеїнкіназа - це внутрішньоклітинний фермент. через який цАМФ реалізує свій ефект. Протеїнкіназа може існувати в 2 формах. За відсутності цАМФ Протеїнкіназа представлена у вигляді тетрамерную комплексу, що складається з двох каталітичних (С2) і двох регуляторних (R2) субодиниць з мовляв. масами 49000 і 38000 відповідно; в цій формі фермент неактивний. У присутності цАМФ протеінкіназной комплекс оборотно дисоціює на одну R2 -субодиниці і дві вільні каталітичні субодиниці С; останні мають ферментативну активність. каталізує фосфорилювання білків і ферментів. відповідно змінюючи клітинну активність.
Слід зазначити, що в клітинах відкритий великий клас цАМФ-зависи-мих протеинкиназ. названих протєїнкиназамі А; вони каталізують перенос фосфатної групи на ОН-групи серину і треоніну (так звані серин-треонін-кінази). Інший клас протеинкиназ. зокрема активується інсуліновим рецептором (див. раніше), діє тільки на ОН-групу тирозину. Однак у всіх випадках додавання високозарядних і об'ємної фосфатної групи викликає не тільки конформаційні зміни фосфорильованих білків. але змінює їх активність або кінетичні властивості.
Активність багатьох ферментів регулюється цАМФ-залежною фосфо-рілірованіем, відповідно більшість гормонів білково-пептидної природи активує цей процес. Однак ряд гормонів надає гальмуючий ефект на аденілатциклазу. відповідно знижуючи рівень цАМФ і фосфорилювання білків. Зокрема, гормон соматостатин. з'єднуючись зі своїм специфічним рецептором - інгібіторним G-білком (Gi. є структурним гомологом Gs -белка (див. раніше), інгібі-рует аденилатциклазу і синтез цАМФ. тобто викликає ефект, прямо протилежний викликається адреналіном і глюкагоном. У ряді органів простагландини (зокрема, РGЕ1) також надають інгібіторний ефект на аденілатциклазу. хоча в тому ж органі (в залежності від типу клітин) і той же PGE1 може активувати синтез цАМФ.
Більш докладно вивчений механізм активування і регуляції м'язової глікогенфосфорилази. активує розпад глікогену. Виділяють 2 форми: каталитически активну - фосфорілазаа і неактивну - фосфо-рілаза b. Обидві фосфорілази побудовані з двох ідентичних субодиниць (мол. Масою 94500), в кожній залишок серину в положенні 14 піддається процесу фосфорилювання-дефосфорилирования, відповідно активированию і інактивованої (рис. 8.6).
Під дією кінази фосфорілази b, активність якої регулюється цАМФ-залежної протеїнкінази. обидві субодиниці молекули неактивної форми фосфорілази b піддаються ковалентному фосфорилюються-ванию і перетворюються в активну фосфорилазу а. Дефосфорілірованіе останньої під дією специфічної фосфатази фосфорілази а призводить до інактивації ферменту і поверненню в початковий стан.
У м'язової тканини відкриті 3 типи регуляції глікогенфосфорилази. Перший тип - ковалентний регуляція, заснована на гормонзавісімих фосфорилировании-дефосфорилюванні субодиниць фосфорілази (див. Рис. 8.6).
Другий тип - аллостерічеськая регуляція. Вона заснована на реакціях аденілірованія-деаденілірованія субодиниць глікогенфосфорилази b (відповідно активування-инактивирование). Напрямок реакцій визначається відношенням концентрацій АМФ і АТФ. приєднуються ні до активного центру. а до аллостеріческому центру кожної субодиниці (рис. 8.7).
У працюючому м'язі накопичення АМФ. обумовлене тратою АТФ. викликає аденілірованіе і активування фосфорілази b. У спокої, навпаки, високі концентрації АТФ. витісняючи АМФ. призводять до аллостеріче-ському ингибированию цього ферменту шляхом деаденілірованія.
цАМФ і протеинкиназа грають центральну роль в гормональної регуляції синтезу і розпаду глікогену в печінці (рис. 8.8). Детально про хімічних перетвореннях глікогену см. В главі 10.
Третій тип - кальцієва регуляція, заснована на аллостеріческому активації кінази фосфорілази b іонами Са 2+. концентрація яких підвищується при м'язовому скороченні, сприяючи тим самим утворенню активної фосфорілази а.
