Инозитолтрифосфатная система гормоны

Инозитолфосфат «ИФ3». Инозитолтрифосфат. Диацилглицерол

Инозитолтрифосфатная система гормоны

Оглавление темы “Эндоцитоз. Экзоцитоз. Регуляция клеточных функций.”:
1. Воздействие Na/K-насоса (натрий калиевого насоса) на мембранный потенциал и объем клетки. Постоянный объем клетки.
2. Концентрационный градиент натрия (Na), как движущая сила мембранного транспорта.
3. Эндоцитоз. Экзоцитоз.
4. Диффузия в переносе веществ внутри клетки.

Значение диффузии в эндоцитозе и экзоцитозе.
5. Активный транспорт в мембранах органелл.
6. Транспорт в везикулах клетки.
7. Транспорт путем образования и разрушения органелл. Микрофиламенты.
8. Микротрубочки. Активные движения цитоскелета.
9. Аксонный транспорт. Быстрый аксонный транспорт. Медленный аксонный транспорт.
10. Регуляция клеточных функций.

Регуляторные воздействия на клеточную мембрану. Мембранный потенциал.
11. Внеклеточные регуляторные вещества. Синаптические медиаторы. Локальные химические агенты (гистамин, фактор роста, гормоны, антигены).
12. Внутриклеточная коммуникация с участием вторых посредников. Кальций.
13. Циклический аденозинмонофосфат, цАМФ. цАМФ в регуляции функции клетки.
14. Инозитолфосфат «ИФ3».

Инозитолтрифосфат. Диацилглицерол. Рис. 1.16. Цепь реакций с участием внутриклеточного посредника ИФ3 (инозитолтрифосфата). Как и в системе цАМФ, внеклеточный сигнал опосредован через белок G, который в данном случае активирует фосфодиэстеразу (ФДЭ).

Этот фермент расщепляет фосфати-дилинозиндифосфат (ФИФ2) в плазматической мембране до ИФ3 и диацилглицерола (ДАГ); ИФ3 диффундирует в цитоплазму. Здесь он вызывает выброс кальция (Ca) из зндоплазматического ретикулума; повышение концентрации кальция (Ca) в цитоплазме (кальция (Ca),) активирует протеин-киназу, которая фосфорилирует и, следовательно, активирует ферменты.

Другой продукт, ДАГ, остается в мембране и активирует протеинкиназу С (кофактор-фосфатидилсерин, ФС). Протеинкиназа С также фосфорилирует ферменты, опосредующие специфическое действие, связанное со стимуляцией внешнего рецептора R.

Ветви цепи реакций с участием ИФ3 и ДАГ могут быть активированы независимо иономицином и форбо-ловым эфиром соответственно (по [8, 9] с изменениями)

Внутриклеточная система второго посредника- инозитолфосфата – была открыта лишь недавно (рис. 1.16).

В данном случае ингибиторный путь отсутствует, однако имеется сходство с системой цАМФ, в которой эффект стимуляции рецептора R переносится на ГТФ-активируемый G-белок на внутренней поверхности мембраны. На следующем этапе обычный мембранный липид фосфатидилинозитол (ФИ), предварительно получив две дополнительные фосфатные группы, превращается в ФИ-дифосфат (ФИФ2), который расщепляется активированной фосфодиэстеразой (ФДЭ) на инозитолтрифосфат (ИФ3) и липид диацилглицерол (ДАГ).

Инозитолтрифосфат – это водорастворимый второй посредник, диффундирующий в цитозоль. Он действует в первую очередь путем высвобождения кальция ( Ca ) из эндоплазматического рети-кулума.

кальция ( Ca ) в свою очередь действует в качестве посредника, как было описано выше; например, он активирует кальция ( Ca ) -зависимую фосфокиназу, фосфо-рилирующую ферменты. Липидная субъединица ДАГ (рис. 1.

16) также переносит сигнал, диффундируя в липидной фазе плазматической мембраны к расположенной на ее внутренней поверхности С-киназе, которая и активируется с участием фосфа-тидилсерина в качестве кофактора. Затем С-киназа запускает фосфорилирование белков, переводя их в активную форму.

Внутриклеточная система второго посредника ИФ3 также может управляться множеством внешних медиаторов и гормонов, в том числе ацетилхо-лином, серотонином, вазопрессином и тиреотроп-ным гормоном; как и система цАМФ, она характеризуется разнообразными внутриклеточными эффектами.

Возможно, эта система активируется и светом в зрительном рецепторе глаза, и играет центральную роль в фототрансдукции.

Впервые в индивидуальном развитии организма рецептор системы ИФ3 активируется спермием, вследствие чего ИФ3 принимает участие в регуляторных реакциях, сопровождающих оплодотворение яйцеклетки.

Системы цАМФ и ИФ3-ДАГ являются высокоэффективными биологическими усилителями. Они преобразуют реакцию между медиатором и наружным мембранным рецептором в фосфорилирование множества внутриклеточных белков, которые затем могут влиять на различные функции клетки.

Один из существенных аспектов проблемы состоит в том, что, насколько известно на сегодняшний день, существуют только эти две тесно связанные регуля-торные системы такого типа, используемые многочисленными внешними посредниками для регуляции разнообразных внутриклеточных процессов.

Вместе с тем, эти регуляторные системы, в том числе и кальция ( Ca ) , тесно взаимодействуют друг с другом, что позволяет им осуществлять тонкую регуляцию клеточных функций.

– Вернуться в оглавление раздела “Физиология человека.”

Источник: https://meduniver.com/Medical/Physiology/34.html

И. ИНОЗИТОЛФОСФАТНАЯ СИСТЕМА

Инозитолтрифосфатная система гормоны

Рис. 5-42. Инозитолфосфатная система.

Функционирование инозитолфосфатной систе­мы трансмембранной передачи сигнала (рис. 5-42) обеспечивают: R (рецептор), фосфолипаза С, Gр|с — белок, активирующий фосфолипазу С, бел­ки и ферменты мембран и цитозоля.

Последовательность событий, приводящих к ак­тивации фосфолипазы С:

• связывание сигнальной молекулы, напри­мер гормона с рецептором (R), вызывает изменение конформации и увеличение сродства к Gр|с-белку.

• образование комплекса [Г][R][Gр|с.-ГДФ] приводит к снижению сродства α-протомера Gр|с -белка к ГДФ и увеличению сродства к ГТФ. ГДФ заменяется на ГТФ.

• это вызывает диссоциацию комплекса; отделившаяся α-субъединица, связанная с молекулой ГТФ, приобретает сродство к фосфолипазе С.

α-ГТФ взаимодействует с фосфолипазой С и активирует её. Под действием фосфолипазы-С происходит гидролиз липида мембраны фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата(ФИФ2). В ходе гидролиза образуется и выходит в цитозоль гидрофильное вещество инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3).

Другой продукт ре­акции диацилглицерол (ДАГ) остаётся в мембране и участвует в активации фермен­та протеинкиназы С (ПКС). инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3) связыва­ется специфическими центрами Са2+-канала мембраны ЭР, это приводит к измене­нию конформации белка и открытию кана­ла — Са2+ поступает в цитозоль.

В отсут­ствие в цитозоле ИФ3 канал закрыт.

Активация протеинкиназы С

• Повышение концентрации Са2+ в цитозоле клетки увеличивает скорость взаимодействия Са2+ с неактивным цитозольным ферментом протеинкиназой С (ПКС) и белком кальмо-дулином, таким образом сигнал, принятый рецептором клетки, раздваивается.

• Связывание протеинкиназы С с ионами каль­ция позволяет ферменту вступать в кальций-опосредованное взаимодействие с молеку­лами «кислого» фосфолипида мембраны, фосфатидилсерина (ФС). Диацилглицерол, занимая специфические центры в протеинкиназе С, ещё более увеличивает её сродство к ионам кальция.

• На внутренней стороне мембраны образуется ферментативный комплекс — [ПКС][Са2+][ДАГ][ФС] — активная протеинкиназа С, фосфорилируюшая специфические фермен­ты по серину и треонину.

Участие белка кальмодулина в инозитолфосфатной передаче сигнала

В клетках многих тканей присутствует белок кальмодулин, который функционирует как внут­риклеточный рецептор Са2+, он имеет 4 центра для связывания Са2+. Комплекс [кальмодулин]-[4 Са2+] не обладает ферментативной активно­стью, но взаимодействие комплекса с различ­ными белками и ферментами приводит к их активации.

Саморегуляция системы

Как и большинство систем трансмембранной передачи сигналов, инозитолфосфатная систе­ма имеет не только механизм усиления, но и механизм подавления сигнала.

Присутствующие в цитозоле инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3) и диацилглицерол (ДАГ) в мембране могут в ре­зультате серии реакций опять превращаться в фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (ФИФ2).

Ферменты, катализирующие восстановление фосфолипида, активируются фосфорилированием протеинкиназой С.

Концентрация Са2+ в клетке снижается до ис­ходного уровня при действии Са2+-АТФ-аз цитоплазматической мембраны и ЭР, а также Na+/Са2+-и Н+/Са2+-транслоказ (активный антипорт) кле­точной и митохондриальной мембран.

Функционирование транслоказ Са2+ и Са2+-АТФ-аз может активироваться:

• комплексом [кальмодулин][4 Са2+];

• протеинкиназой А (фосфорилированием);

• протеинкиназой С (фосфорилированием).

Понижение концентрации Са2+ в клетке и диаиилглицерола в мембране приводит к изменению конформации протеинкиназы С, снижению её сродства к фосфатидилсерину, фермент диссоциирует в цитозоль (неактивная форма). Фосфорилированные протеинкиназой С ферменты и белки под действием фосфопротеинфосфатазы переходят в дефосфорилированную форму.

К. передача сигнала с помощью ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ

Передача сигнала липидорастворимых стеро­идных гормонов и тироксина возможна только при прохождении этих гормонов через плазма­тическую мембрану клеток -мишеней (рис. 5-43)

Рис. 5-43. Передача сигнала на внутриклеточные рецепторы.

Рецепторы гормонов могут находиться в цито­золе или в ядре. Цитозольные рецепторы связаны с белком-шапероном (часто это группа белков-шаперонов). Ядерные и цитозольные рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов содержат ДНК-связывающий домен, характеризующийся наличием двух структур «цинковых пальцев».

Последовательность событий, приводящих к ак­тивации транскрипции:

• гормон проходит через двойной липидный слой клеточной мембраны.

• взаимодействие гормона с рецептором (R) приводит к изменению конформации рецептора и снижению сродства к белкам-шаперонам, отделяющимся от комплекса гормон-рецептор.

• комплекс гормон-рецептор проходит в ядро, взаимодействует с регуляторной нуклеотидной последовательностью в ДНК — энханером или сайленсером.

• увеличивается (при взаимодействии с энхансером) или уменьшается (при взаимодей­ствии с сайленсером) доступность промо­тора для РНК-полимеразы.

• соответственно увеличивается или уменьша­ется скорость транскрипции структурных генов.

• увеличивается или уменьшается скорость трансляции.

• изменяется количество белков, которые могут влиять на метаболизм и функциональное состояние клетки.

Эффекты гормонов, которые передают сигнал через внутриклеточные рецепторы, нельзя наблюдать сразу, так как на протекание матричных процессов (транскрипцию и трансляцию) требуются часы

***********************************************************************

Для исследователей, имеющих представление о количестве сигнальных молекул, о соответствущемем количестве рецепторов, о трансмембранных системах передачи сигналов, вторичных по­средниках, остаётся загадкой, как протеинкиназы выбирают соответствующий фермент метаболического пути для фосфорилирования. Исследователи для объяснения этого явления предлагают «гипотезу мишени» (от англ. targeting hypothesis). По этойгипотезе специфичность протеинкиназ и фосфопротеинфосфатаз достигается путём образования компартментов на мембране, в состав которых входят не только сами протеинкиназы и фосфопротеинфосфатазы, но и специфические белки-субстраты. Наличие остатка миристиновой или пальмитиновой кислоты в структуре белков-субстратов — условие их «заякоривания» в соот­ветствующем мембранном компартменте.

Однако в большинстве случаев процесс ак­тивации какого-либо метаболического процес­са находится под контролем не одной, а несколь­ких систем внутриклеточной сигнализации, поэтому важным фактором ответа клеток слу­жит взаимосвязь этих систем.

Источник: https://megaobuchalka.ru/6/19329.html

Инозитолтрифосфатная система

Инозитолтрифосфатная система гормоны

Функционирование инозитолтрифосфатной системы передачи гормонального сигнала обеспечивают: рецептор, фосфолипаза С, белки и ферменты мембран и цитозоля:

связывание гормона с рецептором приводит к активации фосфолипазы С;

фосфолипаза С катализирует расщепление мембранного фосфатидилинозитол-4,5-бифосфата на два вторичных посредника – диацилглицерол и инозитолтрифосфат (ИФ3);

ИФ3 усиливает поступление Са2+ в цитозоль и обеспечивает его регуляторные эффекты (см. раздел 4);

диацилглицерол активирует протеинкиназу С;

конечный эффект обоих посредников – фосфорилирование внутриклеточных белков и ферментов и изменение их активности.

Механизм передачи гормонального сигнала через внутриклеточные рецепторы

Передача сигнала гормонов с липофильными свойствами (стероидные гормоны) и тироксина возможна при прохождении их через плазматическую мембрану клеток-мишеней. Рецепторы гормонов находятся в цитозоле или ядре. Ядерные и цитозольные рецепторы содержат ДНК – связывающий домен.

Последовательностьсобытий, приводящих к активации транскрипции:

· проникновение гормона через билипидный слой мембраны в клетку;

· образуется комплекс гормон-рецептор, который перемещается в ядро клетки и взаимодействует с регуляторным участком: ДНК-энхансером или сайленсером;

· при взаимодействии с энхансером увеличивается (при взаимодействии с сайленсером – уменьшается) доступность промотора для РНК-полимеразы;

· соответственно увеличивается (уменьшается) скорость транскрипции структурных генов и скорость трансляции;

· изменяется количество белков (в том числе ферментов), которые влияют на метаболизм и функциональное состояние клетки.

Эффекты гормонов, которые передают сигнал посредством внутриклеточных рецепторов, реализуются через определенный промежуток времени, так как на протекание матричных процессов (транскрипция и трансляция) требуется несколько часов.

Передача сигналов через рецепторы, сопряженные с ионными каналами

Рецепторы, сопряженные с ионными каналами, являются интегральными мембранными белками, состоящими из нескольких субъединиц.

Они действуют одновременно как ионные каналы и как рецепторы, которые способны специфически связывать с внешней стороны эффектор, изменяющий их ионную проводимость.

Эффекторами такого типа могут быть гормоны (например, инсулин) и нейромедиаторы (ацетилхолин и др.).

Глава 13
особенности действия гормонов

Гормоны гипоталамуса и гипофиза

ЦНС оказывает регулирующее действие на эндокринную систему через гипоталамус. В клетках нейронов гипоталамуса синтезируются пептидные гормоны двух типов.

Одни через систему гипоталамо-гипофизарных сосудов поступают в переднюю долю гипофиза, где стимулируют (либерины) или ингибируют (статины) синтез тропных гормонов гипофиза.

Другие (окситоцин, вазопрессин) поступают через аксоны нервных клеток в заднюю долю гипофиза, где они хранятся и секретируются в кровь в ответ на соответствующие сигналы. В настоящее время известно 7 либеринов и 3 статина.

Таблица 13.1

Гормоны гипоталамуса и гипофиза

Либерины Статины Тропные гормоны гипофиза
Тиреолиберин Кортиколиберин Соматолиберин Люлиберин Фоллилиберин Пролактолиберин Меланолиберин – – Соматостатин – – Пролактостатин Меланостатин Тиреотропин Кортикотропин Соматотропин Лютропин Фоллитропин Пролактин Меланотропин

По химическому строению гормоны гипоталамуса являются низкомолекулярными пептидами. Они освобождают тропные гормоны гипофиза через аденилатциклазный механизм и быстро инактивируются в крови (время полужизни 2-4 мин).Синтези секреция гормонов гипоталамуса подавляется гормонами эндокринных периферических желёз по принципу отрицательной обратной связи.

Гормоны гипофиза

В передней доле гипофиза (аденогипофизе)синтезируются тропные гормоны, стимулирующие синтез и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз. По химическому строению гормоны гипофиза являются пептидами или гликопротеинами.

Кортикотропин (АКТГ, адренокортикотропный гормон). Полипептид из 39 аминокислотных остатков. Стимулирует синтез и секрецию гормонов коры надпочечников путем активации превращения холестерола в прегненолон. Мишенями действия АКТГ являются также клетки жировой ткани (активация липолиза) и клетки нейрогипофиза (активация образования меланотропинов).

Тиреотропин(ТТГ, тиреотропный гормон). Гликопротеид, состоящий из двух субъединиц. Стимулирует синтез и секрецию йодтиронинов (Т3 и Т4) в щитовидной железе:

– ускоряет поглощение йода из крови;

– увеличивает включение йода в тиреоглобулин;

– ускоряет протеолиз тиреоглобулина, т. е. высвобождение Т3 и Т4 и их секрецию.

Пролактин (лактотропный гормон). Белок, состоящий из 199 аминокислотных остатков. Стимулирует развитие молочных желёз и лактацию, стимулирует секрецию желтого тела и материнский инстинкт. В жировой ткани пролактин активирует липогенез (синтез триацилглицеролов).

Фоллитропин (фоликулостимулирующий гормон) и лютропин (лютеинизирующий гормон) Образуют группу гонадотропных гормонов. Оба гормона являются гликопротеидами, состоят из двух субъединиц.

Фоллитропин регулирует созревание фолликулов у женщин и сперматогенез у мужчин.

Лютропин стимулирует секрецию эстрогенов и прогестерона, созревание фолликула, овуляцию и образование желтого тела у женщин; стимулирует образование тестостерона и рост интерстициальных клеток в семенниках у мужчин.

Соматотропин(СТГ, соматотропный гормон) – гормон роста. Пептид, состоящий из 191 аминокислотного остатка. Единственный гормон, обладающий видовой специфичностью.

Рецепторы гормона роста находятся в плазматической мембране клеток печени, жировой ткани, скелетных мышцах, хрящевой ткани, мозге, легких, поджелудочной железе, кишечнике, сердце, почках.

Основное действие соматотропина – ростстимулирующее.

1) Регуляция обмена белков и процессов, связанных с ростом и развитием организма:

– стимулирование синтеза белка в костях, хрящах, мышцах и других внутренних органах;

– усиление транспорта аминокислот в клетки мышц;

– увеличение общего количества РНК, ДНК и общего количества клеток;

– увеличение ширины и толщины костей;

– ускорение роста соединительной ткани, мышц, внутренних органов.

2) Регуляция обмена липидов:

– усиление липолиза в жировой ткани;

– увеличение концентрации жирных кислот в крови;

– активация β-окисления в клетках (выделяющаяся энергия используется на анаболические процессы);

– увеличение содержания кетоновых тел в крови (при недостаточности инсулина).

3) Регуляция обмена углеводов:

– увеличение содержания гликогена в мышцах;

– активация глюконеогенеза в печени и повышение уровня глюкозы в крови (диабетогенный эффект).

Под влиянием различных факторов (стресс, физические упражнения, голодание, белковая пища) уровень гормона роста может возрастать даже у нерастущих взрослых людей.

Гиперсекреция соматотропина (при опухоляхклеток гипофиза):

· у детей и подростков – гигантизм – пропорциональное увеличение костей, мягких тканей и органов, высокий рост;

· у взрослых – акромегалия – диспропорциональное увеличение размеров лица, черепа, кистей рук, стоп, увеличение размеров внутренних органов;

· соматотропный диабет – в крови повышается концентрация глюкозы (гипергликемия).

Гипосекреция соматотропина (при врожденном недоразвитии гипофиза) – нанизм иликарликовость –пропорциональное недоразвитие всего тела, низкий рост, отклонений в развитии психической деятельности не наблюдается.

βлипотропин содержит 93 аминокислотных остатка. Он является предшественником природных опиатов эндофинов.β-липотропин оказывает липолитическое действие.

В промежуточной доле гипофиза синтезируется меланоцитстимулирующийгормон.Этот гормон стимулирует биосинтез кожного пигмента меланина.

В задней доле гипофиза накапливаются в гранулах и секретируются в кровь вазопрессин и окситоцин. Это цикличесие пептиды, состоящие из девяти аминокислотных остатков.

Вазопрессин (АДГ, антидиуретический гормон) синтезируется в супраоптическом ядре гипоталамуса. Вазопрессин контролирует осмотическое давление плазмы крови и водный баланс организма человека. Основное биологическое действие гормона заключается в повышении реабсорбции воды в дистальных канальцах и собирательных трубочках почек (антидиуретическое действие).

Кроме этого вазопрессин стимулирует сокращение гладких мышечных волокон сосудов и сужение просвета сосудов, что сопровождается повышением артериального давления. При недостатке вазопрессина развивается несахарный диабет – заболевание, характеризующееся выделением 4-10 л мочи низкой плотности в сутки (полиурия) и жаждой.

В отличие от сахарного диабета отсутствует глюкозурия.

Окситоцинсинтезируется в паравентрикулярном ядре гипоталамуса. Биологическое действие гормона:

– стимулирует сокращение гладких мышц матки (используется для стимуляции родов);

– усиливает синтез белка в молочной железе и секрецию молока (за счет сокращения мышечных волокон вокруг альвеол молочных желёз).

Гормоны щитовидной железы

Основные гормоны щитовидной железы – тироксин (тетрайодтиронин, Т4) и трийодтиронин (Т3), которые являются йодированными производными тирозина.

Биологическое действие.

Клетки-мишени йодтиронинов имеют 2 типа рецепторов:

– внутриклеточные рецепторы, связанные с ДНК. В отсутствие гормона они ингибируют экспрессию генов, с которыми они связаны. При связывании с гормоном они активируют транскрипцию;

– рецепторы, расположенные в плазматической мембране клеток.

Действие физиологических концентраций йодтиронинов:

1. Рост:

– ускорение белкового синтеза в результате активации танскрипции в клетках-мишенях;

– стимуляция процессов роста (являются синергистами гормона роста) и клеточной дифференцировки;

– ускорение транскрипции гена гормона роста.

2. Основной обмен:

– повышение основного обмена и потребления кислорода клетками во всех органах кроме мозга и гонад;

– повышение теплообразования при охлаждении организма за счет разобщения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования;

– активация АТФ-зависимых процессов; в частности, йодтиронины стимулируют работу Na+, K+-АТФазы, на что затрачивается около 50% энергии, накапливающейся в виде АТФ в процессе тканевого дыхания.

3. Центральная нервная система:

– йодтиронины необходимы для структурного и функционального созревания мозга;

– усиление процессов возбуждения в коре больших полушарий;

– при недостатке йодтиронинов развивается тяжелая необратимая задержка умственного развития.

4. Метаболизм:

– ускорение в печени гликолиза, синтеза холестерола и желчных кислот;

– мобилизация гликогена в печени;

– увеличение потребления глюкозыв мышцах;

– стимуляция синтеза белков и увеличение мышечной ткани;

– повышение чувствительности клеток в печени, жировой и мышечной ткани к действию адреналина;

– стимуляция липолиза в жировой ткани.

Источник: https://cyberpedia.su/12xb246.html

Моя железа
Добавить комментарий