Слайд 1ЦИКЛИЧЕСКИЕ НУКЛЕОТИДЫ В РОЛИ ВТОРИЧНЫХ ПОСРЕДНИКОВ
Слайд 2цАМФ открыт при изучении стимуляции гликогенолиза в печени адреналином.
Циклический
аденозинмонофосфат (цАМФ) – первое соединение, которое Сазерленд назвал вторичным посредником.
Слайд 3Фермент, который образует цАМФ, - аденилатциклаза
Фермент, который разрушает цАМФ
(переводит в нециклическую форму) – фосфодиэстераза
Слайд 4
ОБРАЗОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ цАМФ
Внутриклеточная концентрация цАМФ определяется скоростью синтеза и
распада этого соединения
Слайд 6МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗЫ
β-адренорецепторы
α2 адренорецептор
Слайд 7ХАРАКТЕРИСТИКИ цАМФ КАК ВТОРИЧНОГО ПОСРЕДНИКА
Лиганд должен стимулировать аденилатциклазу в препаратах
чувствительной ткани
В ответ на лиганд возрастает концентрация цАМФ
Ингибиторы фосфодиэстеразы усиливают
эффект гормона
Воспроизведение эффекта цАМФ с помощью проникающего в клетку аналога
Повышение концентрации цАМФ в ткани предшествует биологическому эффекту
Слайд 8ПРИМЕРЫ цАМФ-ЗАВИСИМЫХ ПРОЦЕССОВ
Слайд 9ИЗМЕНЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
СИНТЕЗ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ
СЕКРЕЦИЯ ЭКЗО- И ЭНДОКРИННЫХ ЖЕЛЕЗ
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР
цАМФ-зависимые процессы
ТРАНСКРИПЦИЯ ГЕНОВ
ПОДВИЖНОСТЬ, АГРЕГАЦИЯ КЛЕТОК
Слайд 10МЕХАНИЗМ КАСКАДНОГО УСИЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРНОГО СИГНАЛА С УЧАСТИЕМ цАМФ
Слайд 11ПРОТЕИНКИНАЗА А
Протеинкиназа А в неактивном состоянии состоит из 2 регуляторных
и 2 каталитических субъединиц.
После присоединения 4 молекул цАМФ к регуляторным
субъединицам происходит диссоциация комплекса, и каталитические субъединицы приобретают активность
Слайд 14БЕЛКИ-СУБСТРАТЫ ДЛЯ ПРОТЕИНКИНАЗЫ А
БЕЛКИ ИОННЫХ КАНАЛОВ
ИОНООБМЕННИКИ
ТРАНСПОРТНЫЕ АТФазы
БЕЛКИ ЦИТОСКЕЛЕТА
ФЕРМЕНТЫ, РЕГУЛИРУЮЩМЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ
БЕЛКИ РИБОСОМ
ЯДЕРНЫЕ БЕЛКИ
Слайд 15цГМФ
ОКАЗАЛОСЬ, ЧТО И цГМФ ЯВЛЯЕТСЯ ВТОРИЧНЫМ ПОСРЕДНИКОМ
Слайд 16ОБРАЗОВАНИЕ И РАСПАД цГМФ
ФЕРМЕНТ, КОТОРЫЙ ОБРАЗУЕТ цГМФ, ЭТО ГУАНИЛАТЦИКЛАЗА
ФЕРМЕНТ, КОТОРЫЙ
ЕГО РАЗРУШАЕТ - ФОСФОДИЭСТЕРАЗА
Слайд 17цГМФ-ЗАВИСИМЫЕ ПРОЦЕССЫ
ТРАНСПОРТНЫЕ БЕЛКИ КЛЕТОЧНОЙ И ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
Слайд 18ПУТИ ОБРАЗОВАНИЯ цГМФ
ОПОСРЕДОВАННЫЙ БАВ
Например, натрийуретическим пептидом
ОПОСРЕДОВАННЫЙ ОКСИДОМ АЗОТА (NO)
Слайд 19ДВЕ ФОРМЫ ГУАНИЛАТЦИКЛАЗЫ
Мембранная гуанилатциклаза
Растворимая форма гуанилатциклазы активируется оксидом азота
ПРОТЕИНКИНАЗА G
Слайд 20МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ НАТРИЙУРЕТИЧЕСКОГО ПЕПТИДА
NaУП + R → ↑ГЦ → ↑цГМФ
→ ↑ПК G
ПК G фосфорилирует Na,K-АТФазу эпителиоцитов почечных канальцев, что
приводит к торможению насоса. Результат этого – ослабление реабсорбции ионов натрия, а значит и воды из первичной мочи.
Слайд 21ОСОБЕННОСТИ цГМФ-ЗАВИСИМОЙ РЕГУЛЯЦИИ
ОТСУТСТВУЮТ G-БЕЛКИ
СВЯЗЫВАНИЕ АГОНИСТА С РЕЦЕПТОРОМ ВСЕГДА ПРИВОДИТ К
АКТИВАЦИИ ГУАНИЛАТЦИКЛАЗЫ
Слайд 22РАСТВОРИМАЯ ФОРМА ГЦ
ГЕТЕРОДИМЕР
СОДЕРЖИТ SH-группы
СОДЕРЖИТ ГЕМ
АКТИВИРУЕТСЯ ОКСИДОМ АЗОТА
ШИРОКО РАСПРОСТРАНЕНА
Слайд 23ПРОТЕИНКИНАЗА G
Протеинкиназа G в неактивной форме состоит из 2 субъединиц,
имеет 2 регуляторных центра, с которыми соединяются 2 молекулы цГМФ.
Кроме того, в ходе активации этого фермента не происходит диссоциация на субъединицы
Слайд 27ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ (РАССЛАБЛЕНИЕ ГМК)
НЕЙРОНЫ (ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА)
ИММУНОКОМПЕТЕНТНЫЕ КЛЕТКИ (УЧАСТИЕ В ИММУННОМ
ОТВЕТЕ)
NO ВЫРАБАТЫВАЕТСЯ ВО МНОГИХ КЛЕТКАХ, НО СУЩЕСТВУЮТ ТРИ КАТЕГОРИИ КЛЕТОК,
В КОТОРЫХ ПРОЯВЛЯЮТСЯ ФУНКЦИИ ЭТОЙ МОЛЕКУЛЫ
Слайд 29ИЗОФОРМЫ NO-СИНТАЗЫ
ОКСИД АЗОТА ВЫРАБАТЫВАЕТСЯ ИЗ L-АРГИНИНА ПОД ДЕЙСТВИЕМ NO-СИНТАЗЫ
Слайд 31Эндотелиальная NO-синтаза
миристоилированный нерастворимый фермент с молекулярной массой около 135
кДа.
NO, продуцируемый эндотелиальной синтазой,
регулирует тонус кровеносных и лимфатических сосудов,
предупреждает тромбообразование.
Слайд 34NO-ЗАВИСИМОЕ РАССЛАБЛЕНИЕ ГМК СОСУДОВ
Слайд 35Нейрональная NO-синтаза
растворимый гомодимер с молекулярной массой около 150 кДа
содержит
кальмодулин-связывающий центр, осуществляющий Са+-зависимую регуляцию синтеза NO
содержит атом железа,
входящий в состав гемовой простетическкои группы
Слайд 36Функции нейронального NO:
контролирует осциляторную активность нейронов
является медиатором ноцицепции,
термочувствительности, обоняния
регулирует выход нейромедиаторов
играет центральную роль в процессах обучения
и памяти
Слайд 38Индуцибельная NO-синтаза
Кальций-независимая индуцибельная NO-синтаза обнаружена в макрофагах, гепатоцитах, фибробластах, миоцитах.
Слайд 39Индуцибельная NO-синтаза
При активации синтеза фермента образование NO возрастает в десятки
раз и максимальных значений достигает через часы.
iNOS индуцируется в
зараженных вирусом клетках.
iNOS стимулирует образование нестабильных свободных радикалов
Слайд 40КАЛЬЦИЙ-ЗАВИСИМЫЕ ПУТИ РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ
Слайд 41Роль ионов кальция в клетках
Выделение нейромедиаторов
Вторичный посредник
Расмуссен, 1970
Сокращение мышц
Слайд 42Большинство агонистов вызывает повышение внутриклеточной концентрации ионов кальция (например, ангиотензин
II, эндотелин I, тромбоксан, брадикинин, гистамин, серотонин и др.)
Гораздо меньше
агентов, приводящих к снижению внутриклеточной концентрации ионов кальция (например, простациклин, простагландин Е1, Na-уретический пептид)
Известно более 30 БАВ (гормоны, факторы роста, простагландины, цитокины), действие которых опосредовано ионами кальция.
Слайд 43Роль ионов кальция как вторичного посредника
Низкая внутриклеточная концентрация ионов кальция
(≈10-7 М)
Возможность быстро повысить внутриклеточную концентрацию (до 0,6 – 2
мкМ) ионов кальция
Слайд 44
БАВ
Вторичные посредники: IP3
R
R
Ca2+
Ca2+
Потенциалоза-висимые каналы
Ионный обменник и насос
ATP
ATP
Ca2+
Ca2+
Na+
Na+
K+
Ca2+
Ca2+
s.r.
Кальций-связывающие белки
ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ И
УДАЛЕНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ
Рецептор-зависимые каналы
Слайд 45Характеристики Ca2+как вторичного посредника
В ответ на действие БАВ активируются структуры,
которые поставляют ионы кальция в клетку.
В ответ на БАВ увеличивается
[Ca2+]in.
Снижение активности Ca2+-АТФазы приводит к усилению эффекта ионов Ca2+.
Эффект БАВ воспроизводится с помощью Ca2+-ионофора.
Повышение [Ca2+]in предшествует биологическому эффекту.
Слайд 46Кальций-связывающие белки
Кальций-связывающие белки с ферментативной активностью
Кальций-фосфолипид-связывающие белки
Кальций-запасающие белки
Кальций-связывающие белки в
составе ионных каналов и др. ион-транспортных систем
Регуляторные кальций-связывающие белки, не
проявляющие ферментативной активности
Слайд 47кальпаин
кальцинейрин
Мультисубстратная протеаза
Протеинфосфатаза
I.Кальций-связывающие белки с ферментативной активностью
Слайд 48КАЛЬПАИН
Гетеродимер: большая каталитическая и малая регуляторная субъединицы.
гидролизует белки цитоскелета, ядерные
белки, мембранные рецепторы, многие ферменты, транспортные белки
Слайд 49КАЛЬЦИНЕЙРИН
Дефосфорилирует различные функционально важные фосфобелки по серину и треонину
Гетеродимер,
состоит из регуляторной и каталитической субъединиц, которые, в свою очередь,
имеют несколько доменов.
Широко представлена в мозге
Слайд 50II.Кальций-фосфолипид-связывающие белки
АННЕКСИНЫ (известно более 10)
В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ СВЯЗЫВАЮТ
ФОСФОЛИПИДЫ МЕМБРАН, ТЕМ САМЫМ
УЧАСТВУЮТ В ПРОЦЕССАХ СЛИЯНИЯ И АГРЕГАЦИИ
МЕМБРАН
ИНГИБИРУЮТ ФОСФОЛИПАЗУ А2
КОНТРОЛИРУЮТ ПРОЛИФЕРАЦИЮ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКУ КЛЕТОК
Содержат 4 Са2+-связывающих домена
Слайд 51Во время апоптоза клетки высвобождают фосфатидилсерин на клеточной поверхности.
Аннексин
V, являющийся фосфолипид-связывающим протеином, в присутствии ионов кальция селективно, с
высокой аффинностью, связывает фосфатидилсерин.
Он проявляет очень низкую аффинность к таким фракциям фосфолипидов, как фосфатидилэтаноламин, сфингомиелин и фосфатидилхолин.
Такой профиль связывания позволяет использовать аннексин V в качестве высокоспецифичного агента для определения апоптических клеток.
Слайд 52III.Кальций-запасающие белки
СИСТЕМА ПАССИВНОГО ЗАБУФЕРИВАНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ (примеры)
КАЛЬСЕКВЕСТРИН
В поперечно-полосатых мышцах
КАЛЬРЕТИКУЛИН
В СПР
Слайд 55IV.Кальций-связывающие белки в составе ион-транспортных систем
Са 2+зависимые калиевые каналы
Са 2+зависимые
хлорные каналы
Na+/Ca 2+ обменник
Са 2+ -АТФаза
Слайд 56V. Регуляторные кальций-связывающие белки, не проявляющие ферментативной активности
Впервые обнаружен Ченгом
в мозге КРС в качестве Са2+-зависимого активатора фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов.
Впоследствии обнаружен во всех эукариотических клетках.
Центральное место среди этих белков занимает КАЛЬМОДУЛИН
Слайд 57Является “E – F hand”-протеином.
В структуре белка было обнаружено 6
α-спиралей (A,B,C,D,E,F). В петлях полипептидной цепи между участками C и
D, E и F находятся функциональные группы с высоким сродством к кальцию.
Спирали E и F расположены как вытянутые указательный и большой пальцы
Слайд 58E-F hand белки разделяются на группы в зависимости от количества
Са-связывающих центров.
4 Са-связывающих центра, кроме кальмодулина, имеют тропонин С
(из скелетных мышц), легкие цепи миозина, кальцинейрин
Слайд 60Связывающие Са2+ участки содержат остатки кислых аминокислот и обогащены атомами
кислорода.
6 – 8 атомов кислорода образуют ячейку, соответствующую размеру иону
кальция (r=0,099нм)
Слайд 61Са2+-кальмодулин-зависимые
Са-АТФаза
ФДЭ
Диссоциация микротрубочек
Сокращение ГМК
Са-СаМ-зависимая протеинкиназа
Киназа легких цепей миозина (в ГМК)
Аденилатциклаза
Клеточная пролиферация
ферменты
процессы
Высвобождение нейромедиаторов
Слайд 62КОМПЛЕКС КАЛЬЦИЙ-КАЛЬМОДУЛИН
ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ
ЧЕРЕЗ Са2+-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМУЮ ПРОТЕИНКИНАЗУ
Слайд 63ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ
Слайд 64ПРЯМОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПЛЕКСА Са2+ – КАЛЬМОДУЛИН С ФЕРМЕНТОМ-МИШЕНЬЮ
Слайд 65АКТИВАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ –
МИШЕНЕЙ ЧЕРЕЗ
Са2+-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМУЮ
ПРОТЕИНКИНАЗУ
Слайд 66Са2+ канал
Са2+-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМАЯ ПРОТЕИНКИНАЗА
Слайд 67СИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, ОПОСРЕДОВАННАЯ ИОНАМИ КАЛЬЦИЯ И ПРОДУКТАМИ ГИДРОЛИЗА МЕМБРАННЫХ ФОСФОИНОЗИТИДОВ
Слайд 68PLА1 – гидролиз эфирной связи в положении 1 (отщепляет SN-1
ацильную цепь).
PLА2 – гидролиз эфирной связи в положении 2 (отщепляет
SN-2 ацильную цепь, образование свободных жирных кислот)
PLС – гидролиз эфирной связи в положении 3 (гидролизует связь между глицериновым остатком фосфолипида и полярной фосфатной группой)
PLD - гидролизует связь между фосфатной группой и спиртовой группой
ВИДЫ ФОСФОЛИПАЗ
Слайд 70ФОСФОЛИПАЗА С ГИДРОЛИЗУЕТ МИНОРНЫЕ ФОСФОЛИПИДЫ МЕМБРАН - ФОСФОИНОЗИТИДЫ
Слайд 71МЕТАБОЛИЗМ МЕМБРАННЫХ ФОСФОИНОЗИТИДОВ
Фосфатидилинозитол(PI)
PI-4-фосфат (PIP)
PI-4,5-бифосфат (PIP2)
Слайд 72ПРОДУКТЫ ГИДРОЛИЗА ФОСФОИНОЗИТИДОВ: ВТОРИЧНЫЕ ПОСРЕДНИКИ
Диацилглицерол – гидрофобная молекула, которая остается
в мембране. Под действием фосфолипазы А2 дает арахидоновую кислоту, которая
является предшественником эйкозаноидов.
Инозитолтрифосфат – гидрофильная молекула, которая диффундирует в цитозоль и взаимодействует с рецепторами ретикулума
Слайд 74ФОСФОЛИПАЗА С: изоформы β и γ
ФОСФОЛИПАЗА Сβ активируется через рецепторы,
связанные с G-белками (Gqбелок)
ФОСФОЛИПАЗА Сγ активируется благодаря фосфорилированию ее тирозинкиназой.
Слайд 75α1-адренорецепторы, мускариновые рецепторы
ФОСФОЛИПАЗА Сβ
Слайд 80ПРОЦЕССЫ, В КОТОРЫХ УЧАСТВУЕТ ПРОТЕИНКИНАЗА С
Секреция
Сокращения ГМК
Агрегация тромбоцитов
Фосфорилирование рецепторов
Слайд 81
R
С
2Zn2+
Протеинкиназа С состоит из двух доменов – регуляторного (R) и
каталитического (C)
Регуляторный домен: мотив цинковые пальцы и участок с высоким
сродством к Са2+
ДАГ
Са2+
Каталитический домен: центр, связывающий АТФ и белок-субстрат.
АТФ
Белок-субстрат
Неактивная протеинкиназа С – цитозольная, при активации становится мембранносвязанной
Слайд 85УДАЧИ НА ЭКЗАМЕНАХ
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ