Аденилатциклаза - студопедія
Фермент аденилатциклаза, що каталізує перетворення АТФ в цАМФ, - ключовий фермент аденілатціклазной системи передачі сигналу. Аденилатциклаза виявлена у всіх типах клітин. Фермент відносять до групи інтегральних білків клітинної мембрани, він має 12 трансмембранних доменів. Позаклітинні фрагменти аденілатциклази глікозовані. Цитоплазматичні домени аденілатциклази мають два каталітичних центру, відповідальних за освіту цАМФ - вторинного посередника, який бере участь в регуляції активності ферменту протеїнкінази А На активність аденілатциклази впливають як позаклітинні, так і внутрішньоклітинні регулятори. Позаклітинні регулятори (гормони, ейкозаноїди, біогенні аміни) здійснюють регуляцію через специфічні рецептори, які за допомогою # 945; -субодиниці G-білків передають сигнали на аденілатциклазу. # 945; s -субодиниці (стимулююча) при взаємодії заденілатциклази активує фермент, # 945; -субодиниці (ингибирующая) пригнічує фермент. У свою чергу, аденилатциклаза стимулює прояв ГТФ-фосфатазной активності # 945; -субодиниці. В результаті дефосфорилирования ГТФ утворюються субодиниці # 945; s -ГДФ і # 945; i -ГДФ, що не комплементарні Аденилатциклаза. З 8 вивчених ізоформ аденілатциклази 4 - Са 2+ -залежні (активуються Са 2+). Регуляція аденілатциклази внутрішньоклітинним кальцієм дозволяє клітині інтегрувати активність двох основних вторинних посередників цАМФ і Са 2+. За участю аденілатціклазной системи реалізуються ефекти сотні різних за своєю природою сигнальних молекул - гормонів, нейромедіаторів, ейкозаноїдів. Функціонування системи трансмембранної передачі сигналів забезпечують білки: Rs-рецептор сигнальної молекули, яка активує аденілатциклазу, і Ri рецептор сигнальної молекули, яка пригнічує аденілатциклазу; Gs -стимулює і Gj -інгібірующій аденилатциклазу білки; ферменти аденилатциклаза (АЦ) і протеинкиназа А (ПКА).
Послідовність подій, що призводять до активації аденілатциклази:
- зв'язування активатора аденілатціклазной системи, наприклад гормону (Г) з рецептором (Rs), призводить до зміни конфор-ції рецептора і збільшення його спорідненості до Gs -белку. В результаті утворюється комплекс [Г] [R] [О-ГДФ];
- приєднання [Г] [R] до G-ГДФ знижує спорідненість # 945; -субодиниці Gs -белка до ГДФ і збільшує спорідненість до ГТФ. ГДФ заміщується на ГТФ;
- це викликає дисоціацію комплексу. відокремилася субодиниця # 945 ;, пов'язана з молекулою ГТФ, має спорідненості з Аден-латціклазе:
- взаємодія # 945; -субодиниці заденілатциклази призводить до зміни конфор-ції
- ферменту і його активації, збільшується швидкість утворення цАМФ з АТФ;
- конформаційні зміни в комплексі [# 945; -ГТФ] [АЦ] стимулюють підвищення ГТФ-фосфатазной активності # 945; -субодиниці. Протікає реакція дефосфорилирования ГТФ, і один з продуктів реакції - неорганічний фосфат (Pi) відділяється від # 945; -субодиниці, а комплекс [# 945; -ГДФ] зберігається; швидкість гідролізу визначає час проведення сигналу;
- освіту в активному центрі # 945; -субодиниці молекули ГДФ знижує його спорідненість до аденілатциклази, але збільшує спорідненість до # 946; # 947; -субодиниці. Gs -белок повертається до неактивній формі;
- якщо рецептор пов'язаний з активатором, наприклад гормоном, цикл функціонування Gs білка повторюється.
Активація протеїнкінази А (ПКА)
- Молекули цАМФ можуть оборотно з'єднуватися з регуляторними субодиницями ПКА.
- Приєднання цАМФ до регуляторних субодиниць (R) викликає дисоціацію комплексу С2 R2 на комплекс цАМФ4 R2 і С + С.
- Активна протеинкиназа А фосфорилирует специфічні білки по серину і треоніну, в результаті змінюються конформація і активність фосфорильованих білків, а це призводить до зміни швидкості і напряму регульованих ними процесів в клітині.
- Концентрація цАМФ.в клітці може регулюватися, вона залежить від співвідношення активностей ферментів аденілатциклази і фосфодіестерази.
Велику роль в регуляції внутрішньоклітинної сигнальної системи відіграє білок AKAPs. "Заякоренних" білок AKAPs бере участь в складанні ферментних комплексів, що включають не тільки ротеінкіназу А, але і фосфодіестеразу і фосфопротеінфосфатазу.
Каскадний механізм посилення і придушення сигналу. Передача сигналу від мембранного рецептора через G-білок на фермент аденілатциклазу служить прикладом каскадної системи посилення цього сигналу. Одна молекула, що активує рецептор, може "включати" кілька G-білків, і потім кожен активує кілька молекул аденілатциклази з утворенням тисяч молекул цАМФ. На цьому етапі сигнал посилюється в 10 2 -10 3 разів. Утворений цАМФ "включають" інший фермент - протеїн А, посилюючи сигнал ще в 1000 разів. Фосфорилювання ферментів протеїнкіназою А ще більше підсилює сигнал, в результаті сумарне посилення одно 10 6 -10 7 разів. Таким чином, за механізмом каскадного посилення одна молекула регулятора здатна змінити активність мільйонів інших молекул.Но для будь-якої з систем трансмембранної передачі сигналу клітина має іншу еістему, переважну цей сигнал. Кожен з етапів в ферментному каскаді знаходиться під контролем спеціальних пригнічують цей сигнал механізмів. Наприклад, тривала дія гормону призводить до десенсибілізації мембранних рецепторів: вони або інактивуються, або разом з гормоном занурюються в клітку за допомогою ендоцитозу. В результаті десенсибілізації рецепторів ступінь активації аденілатціклазной системи знижується. Якщо в клітці тривалий час підвищена концентрація цАМФ (підвищена активність протеїнкінази А), може відбуватися фосфорилювання кальцієвих каналів, що призводить до підвищення концентрації Са 2+ в клітці. Кальцій активує Са 2+ -залежну фосфодіестеразу, каталізують перетворення цАМФ в АМФ. В результаті інактивації протеїнкінази А (R2 C2) знижується швидкість фосфорилювання специфічних ферментів. Завершує "вимикання" системи фосфопротеінфосфатаза, дефосфорилюється Фосфопротеіни.