Биологический каталог




Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)

Автор Л.К.Шатаева, В.Х.Хавинсон, И.Ю.Ряднова

При рассмотрении процессов клеточной саморегуляции участки цепей этих белков, находящиеся на внешней стороне мембраны, называют клеточными рецепторами. На границе раздела «мембрана—внешняя среда» в структуре белка могут также существовать так называемые шарнирные области с высоким содержанием пролина и лейцина, которые позволяют внешней цепи (рецептору) совершать вращательные движения и подстраиваться под положение лигандной молекулы (Кульберг, 1987). При изучении процессов клеточного узнавания и формирования иммунного ответа внешние части мембранных белков, чаще всего гликозилированные, называют маркерами клеточной дифференциации (или клеточными детерминантами) и классифицируют по системе CD (Ярилин, 1999).

Участки цепей мембранных белков, проходящие сквозь фосфолипидный бислой, имеют структуру а-спирали с диаметром 4.6 А. Шаг спирали составляет 5.4 А, так что для преодоления толщины фосфолипидного бислоя в 65—70 А требуется 13—14 витков. Однако это очень приблизительная оценка, так как бислой — динамичная структура. Подвижные фосфолипиды активно подстраиваются к а-спиралям, оптимизируя гидрофобные взаимодействия своих ацильных групп с гидрофобными группами пептидных цепей (Dumas et al., 1999). Длина углеводородной цепи (для разных жирных кислот количество атомов углерода в ней варьирует от 12 до 20) должна соответствовать длине гидрофобного участка

118

а-спирали. Поэтому реальная плазматическая мембрана имеет переменную толщину, зависящую как от структуры мембранного белка, так и от компонентного состава фосфолипидов.

Если внешняя и транслипидная части мембранного белка отвечают за возбуждение и трансляцию информационного сигнала, то внутриклеточная часть пептидной цепи отвечает за адаптационную реакцию клетки. Как правило, внутриклеточная часть мембранного белка, воспринявшая возбуждение от присоединения лиганда к внешнему рецептору, меняет конформацию и степень ассоциированности в системе GTP-связывающего белка, в результате чего происходит де-фосфорилирование и начинается каскад адаптивных реакций.

Кроме описанного механизма формирования клеточного ответа существует и другая схема. При осуществлении метаболических и защитных функций рецепторы связывают специфические лиганды (компоненты внешней среды) и затем размешаются в транспортных везикулах, участвуя в процессах эндоцитоза и экзоцитоза (Willeman et al., 1985; Глебов, 1987).

Нужно отметить уникальную способность цитоплазматической мембраны менять свою форму и размеры при формировании эндоцитозных везикул. Внешний слой бислойной мембраны на тех участках, где рецепторы связали внеклеточный материал, сжимается и прогибается внутрь клетки, тогда как внутренний слой фосфолипидов на этом участке растягивается, становится выпуклым и замыкает бислой-ный пузырек — везикулу. Таким образом, внутренний слой плазматической мембраны становится внешним слоем везикулы, а внешний слой мембраны с ассоциированным внеклеточным материалом оказывается внутренним слоем везикулы. При экзоцитозе комплементарность внешнего и внутреннего слоев фосфолипидной мембраны обеспечивает обратный процесс: прилипание внешнего слоя везикулы к внутреннему слою мембраны, выворачивание везикулы наизнанку и слияние ее фосфолипидного бислоя с цитоплазматической мембраной. При встраивании везикулы в цито-плазматическую мембрану сохраняется компонентный состав внешнего и внутреннего фосфолипидных слоев.

Путем эндоцитоза поглощаются не только специфические рецепторные комплексы, но и трофические полипептиды, которые также стимулируют образование везикул, которые затем транспортируют их в цитоплазму. Этот неспе-

119

цифический эндоцитоз — один из способов питания клетки (Глебов, 1987).

При эндоцитозе мембранных рецепторов со специфически связанными лигандами лучше всего исследованы процессы образования «одетых» везикул, дополнительно окруженных слоем клатрина. Этот слой формируется около внутренней поверхности плазматической мембраны, окружает бислой-ную везикулу с мембранными белками и лигандами и транспортируют их к лизосомам или протеосомам, где утилизируются связанные лиганды (Schmid, 1997). Там везикулы разгружаются и возвращаются к внутренней поверхности мембраны. В процессах рециклинга мембранных белков важную роль играет убиквитин — регуляторный пептид, определяющий активность протеосом. В предыдущей главе мы отнесли его к пептидам иммунной системы. В данном разделе следует указать на его активность в процессах специфического эндоцитоза (Strous, Govers, 1999). В следующей главе мы увидим, что убиквитин играет важную роль в структуре хроматина и в регуляции клеточного цикла.

Механизм движения везикул в клетке, очевидно, не диффузионный. Как мы увидим в дальнейшем, внутри живой клетки, как и в отдельных ее органеллах, нет места для диффузионной диссипации энергии. Все движения в клетке управляются межмолекулярными взаимодействиями и локальными электрическими полями. Так организован и трансцитоз — транспорт молекул через клетку. Этот процесс характерен для поляризованных клеток, таких как эпителиальные клетки кишечника, которые имеют базальную и апикальную поверхности (каждая со своим определенным фосфолипидным составом), создающие электрическое поле в клетке и определяющие направление транспорта везикул. Примером может служить адсорбция антител, содержащихся в молоке матери, клетками кишечника новорожденного. Эти антитела поглощаются апикальной поверхностью эндо-телиальных клеток, переносятся внутри клетки к базальной поверхности и затем выделяются с базальной поверхности в кровь. Аналогично организован механизм секреции тирео-идного гормона. Сначала тиреоглобулин выделяется в просвет фолликула щитовидной железы, затем происходит эндоцитоз тиреоглобулина эпителиальными клетками, в составе везикул он транспортируется через клетку, одновременно подвергаясь частичному протеолизу, и образованный в везикулах низкомолекулярный гормон тироксин секретируется в ближайший кровеносный капилляр.

120

В защитных реакциях организма по механизму эндоцитоза значительную роль играют неспецифические рецепторы макрофагов. Макрофаги млекопитающих — наиболее эво-люционно древние клетки. На их поверхности имеется не менее 30 типов рецепторов, определяющих поверхность чужеродных клеток или антител, но специфичность этих рецепторов невысока. Предполагается, что в основе распознавания макрофагами чужеродных клеток лежит механизм, сходный с процессом адгезии, реализующийся при участии большого количества низкоаффинных рецепторов. Суммарное сродство с клеткой, с которой связывается макрофаг, определяется спектром рецепторов адгезии на клетке-мишени, их концентрацией и распределением на клеточной поверхности. Этот спектр рецепторов и есть «морфогенетиче-ский код» (Зубова, Окулов, 2001). Поглощение инородных частиц по механизму эндоцитоза осуществляется после того, как эти частицы обволакиваются комплементом, и рецепторы макрофагов с высокой селективностью распознают собственный активированный комплемент.

Специфичность мембранного рецептора по отношен

страница 34
< 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

Скачать книгу "Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)" (1.73Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(09.07.2020)