Биологический каталог




Механизмы внутриклеточной сигнализации

Автор З.И.Крутецкая, О.Е.Лебедев, Л.С.Курилова

-3-киназа, тирозинкиназы, белок Grb2 и др.) и компоненты цитоскелета (паксиллин, виментин, F-актин, тропомиозин) (Yeung et al, 1998). В последнее время показано, что кавеолин-1 взаимодействует с актин-связывающим белком филамином (Stahlhut, Van Deurs, 2000). •

Плазматическая мембрана

А -вид ейоку

Кавеола

Ь -вид снизу

Рис. 22. Электронные микрофотографии впячиванин плазматической мембраны (кавеол).

А- вид сбоку; В- вид снизу (по Romberg et al, 1992).

Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о существовании в мембранах эукариот специализированных микродоменов, обогащенных холестерином и сфинголипидами, которые были названы "rafts" (плот, паром) (Brown, London, 1998а; Rietveld, Simons, 1998). "Rafts" представляют собой упорядоченные жидкие домены в мембране (liquid ordered phase domains) (Brown. London, 1998b). Показана важная роль этих липидных микродоменов в процессах передачи сигналов в клетках. Так, обнаружено, что в микродоменах, обогащенных холестерином и сфинголипидами, концентрируются многие белки, участвующие в процессах внутриклеточной сигнализации: NO-синтаза, Ras белки, тирозинкиназы семейства Src (Melkonian et al., 1999), гетеротримерные G-белки (Moffett et al., 2000), потенциал-зависимые K+-каналы Kv2.1 (Martens et al., 2000). Миристоилирование и пальмитоилирование белков является необходимым и достаточным для взаимодействия их с липидными микродоменами (Melkonian et al., 1999; Moffett et al., 2000). Показано, что "rafts" играют важную роль в обеспечении структурно-функциональной организации кавеол (Brown, London, 1998a,b). Однако в последнее время обнаружено участие этих липидных микродоменов в процессах передачи сигналов и в тех клетках, в которых кавеолы отсутствуют (Т-лимфоциты, базофилы) (Janes et al., 1999).

Для каждого фактора, действующего на клетку, можно, как правило, выделить основную сигнальную систему, преимущественно определяющую характер формируемого ответа. Однако в большинстве случаев, процесс активации находится под контролем не одной, а нескольких систем внутриклеточной сигнализации, так что важным фактором формирования ответа клеток становится взаимосвязь этих систем.

Разнообразные взаимодействия сигнальных систем обеспечивают уникальность пути формирования каждого процесса, несмотря на использование для передачи информации внутри клетки небольшого числа универсальных посредников. Несомненно, что исследование механизмов, обеспечивающих совместный контроль передачи информации в клетке различными системами посредников, будет основным направлением работ в этой области в ближайшие годы.

5. Механизмы Са2+-сигнализации в клетках 5.1. Са2+ - универсальный вторичный мессенджер

Исследование механизмов формирования клеточного ответа на стимул - одна из наиболее активно развивающихся областей клеточной биологии. В последние годы достигнут значительный прогресс в понимании путей активации клеток, в которых роль основного вторичного посредника выполняют ионы Са* (Berridge, Irvine, 1989; Berridge, 1990; см. обз. Крутецкая, Лебедев, 1992а; Berridge, 1993; Clapham, 1995а, 1995b; Bootman et al., 1997; см. обз. Крутецкая, Лебедев, 2001). Изменения в транспорте и внутриклеточной концентрации ионов Са21 играют ключевую роль в запуске и регуляции общих и специализированных клеточных функций, таких как пролиферация, рост, секреция, сокращение, передача нервного импульса, иммунный ответ и т.д. (Berridge, 1995b, 1997а, 1997b; Berridge et al., 1998).

Впервые важная роль Са2+ как внутриклеточного регулятора была установлена английским физиологом Сиднеем Рингером в 1883 г. (Ringer, 1883) в классических опытах, показавших, что механическая активность сердца тормозится, если во внешней среде нет Са"*. Спустя 100 лет Тьен с соавторами (Tsien et al, 1984) сообщили о возможности измерения внутриклеточной концентрации свободного Са2+ ([Ca2+]i) в клетках млекопитающих с помощью Са2+-флуоресцентного зонда Quin 2. К настоящему времени существует уже несколько поколений высоко чувствительных флуоресцентных Са"+-зондов, позволяющих измерять концентрацию Са2+ в цитозоле и во внутриклеточных органеллах (Grynkiewicz et al, 1985; Kao, 1994; Takahashi et al, 1999; Baylor, Hollingworth, 2000).

Ca~* является универсальным вторичным мессенджером, действующим в клетках бактерий, растений и животных. Са2* необходим для жизнедеятельности клеток, и в то же время длительное повышение [Са2+]| приводит к гибели клеток (Berridge et al, 1998). Са2+ не может подвергаться метаболическим превращениям, как другие посредники, поэтому [Са"*], должна жестко регулироваться. В связи с этим, в клетках в процессе эволюции возникли системы белков, которые могут удерживать Са"' в связанном состоянии нли транспортировать его из клетки. Чтобы избежать создания высокой [Са2*],, опасной для клеток, концентрация свободного Са"* в покоящихся клетках поддерживается на очень низком уровне, в 1000-2000 раз меньшей, чем концентрация Са2* в наружной среде (1-2 мМ). Другим следствием жесткой регуляции [Са2*]; является то, что Са2* диффундирует очень медленно и на малые расстояния в цитоплазме. Установлено, что ион Са"* диффундирует на расстояние 0,1-0,5 мкМ до взаимодействия с Са2*-связывающим белком (Allbritton et al, 1992). Чтобы избежать с одной стороны проблему цитотоксичности высоких [Са2*],, а с другой - проблему медленной диффузии Са2* в цитоплазме, клетки выработали простой механизм сигнализации, основанный на генерации коротких импульсов [Са"*], (Са2*-спанков) (Berridge. 1993; Clapham, 1995а; Berridge, 1997а, 1997b).

Активация многих мембранных рецепторов приводит к двухфазному увеличению [Са2*], вследствие мобилизации Са2* из внутриклеточных депо и входа Са"т по градиенту концентрации из наружной среды (рис. 23). CaCI,

f---------..

Agonist

Рис. 23. Изменение внутриклеточной концентрации Са [Са ]; прн стимуляции клеток агонистамн.

Слева: типичный Са"+-сигнал, регистрируемый в среде, содержащей 2 мМ Ca"f. Добавление к клеткам а

страница 29
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Механизмы внутриклеточной сигнализации" (3.04Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(17.09.2019)