Слайд 1РЕГУЛЯЦИЯ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ
СПОСОБЫ РЕГУЛЯЦИИ: ОБЗОР
Слайд 2СПОСОБЫ РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОЙ АКТИВНОСТИ
I.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАБОЛИТОВ И КОФАКТОРОВ С ФЕРМЕНТАМИ
II.ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ
БЕЛКОВ
III.ИЗМЕНЕНИЕ КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВ В КЛЕТКЕ
IV.ТОПОДИНАМИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ
V. ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОМА
VI.РЕГУЛЯТОРНЫЕ СИСТЕМЫ С
УЧАСТИЕМ ВТОРИЧНЫХ ПОСРЕДНИКОВ
Слайд 3I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАБОЛИТОВ И КОФАКТОРОВ С ФЕРМЕНТАМИ
РЕГУЛЯЦИЯ НА УРОВНЕ КАТАЛИТИЧЕСКОГО
(АКТИВНОГО) ЦЕНТРА
АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ЕГО КАТАЛИТИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ
Слайд 4ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАБОЛИТОВ И КОФАКТОРОВ С ФЕРМЕНТАМИ
2. РЕГУЛЯЦИЯ НА УРОВНЕ АЛЛОСТЕРИЧЕСКОГО
ЦЕНТРА
АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА РЕГУЛИРУЕТСЯ ЛИГАНДАМИ: СУБСТРАТОМ, КОНЕЧНЫМ ПРОДУКТОМ
РЕАКЦИИ, КОФЕРМЕНТОМ , КОТОРЫЕ СВЯЗЫВАЮТСЯ С АЛЛОСТЕРИЧЕСКИМ ЦЕНТРОМ
Слайд 5СИНТЕЗ БЕЛКА НА РИБОСОМЕ
В клетках животных многие белки синтезируются в
виде молекул—предшественников, требующих модификации для приобретения биологической активности.
Слайд 6II. ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ
(ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ)
ковалентные модификации белка
ГИДРОКСИЛИРОВАНИЕ
ГЛИКОЗИЛИРОВАНИЕ
АЦЕТИЛИРОВАНИЕ
МЕТИЛИРОВАНИЕ
ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
ОГРАНИЧЕННЫЙ
ПРОТЕОЛИЗ
Слайд 7ГИДРОКСИЛИРОВАНИЕ - присоединение ОН- к определенным остаткам аминокислот
ПРИМЕР: коллаген
синтезируется в виде проколлагена. Гидроксилирование остатков пролина и лизина проколлагеновых
цепей приводит к образованию стабилизирующих перекрестных сшивок. Затем – отщепление концевых пептидов и образование конечного продукта – прочной нерастворимой молекулы коллагена.
Слайд 8ГЛИКОЗИЛИРОВАНИЕ
- присоединение углеводных остатков, образование гликопротеинов
Происходит в ЭПС и
комплексе Гольджи
Перенос олигосахаридов
Укорачивание олигосахаридов
Слайд 9АЦЕТИЛИРОВАНИЕ и МЕТИЛИРОВАНИЕ
Присоединение ацильной или метильной группы
ПРИМЕР: ацетилирование или метилирование
гистонов, что влияет на транскрипцию
Аминокислотная последовательность гистона Н4
Слайд 10
ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ ГИСТОНОВ ОКАЗЫВАЕТ ВЛИЯНИЕ НА ТРАНСКРИПЦИОННУЮ АКТИВНОСТЬ ГЕНОВ
ВОЗМОЖНЫЙ МЕХАНИЗМ:
ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ГИСТОНОВ, ЧТО ВЛИЯЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ
ГИСТОНОВ С ОТРИЦАТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННЫМ ОСТОВОМ ДНК.
АЦЕТИЛИРОВАНИЕ НЕЙТРАЛИЗУЕТ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД ЛИЗИНА, ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ ПРИДАЕТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД СЕРИНУ
Слайд 11ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
Присоединение фосфатной группы.
Обратимый процесс.
Фосфорилируется остаток серина (треонина) или тирозина.
Несмотря
на большое количество остатков серина (треонина) или тирозина, фосфорилированию избирательно
подвергается их малое (1 – 3) число.
В зависимости от конкретного случая более активным может быть либо фосфо- либо дефосфофермент.
Фосфорилированию подвергаются, кроме ферментов, белки транспортных систем, цитоскелета и др.
Слайд 12ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
КИНАЗА ФОСФОРИЛИРУЕТ
ФОСФАТАЗА ДЕФОСФОРИЛИРУЕТ
Слайд 14ОГРАНИЧЕННЫЙ ПРОТЕОЛИЗ – избирательное расщепление белка на фрагменты при участии
протеаз
Многие ферменты производятся в виде протоферментов. Для их активизации
происходит отщепление фрагмента полипептидной цепи. Благодаря ограниченному протеолизу клетка в ответ на сигнал может увеличить количество активного фермента без транскрипции и трансляции.
Слайд 16Инсулин синтезируется в виде проинсулина и представляет собой одноцепочечную молекулу.
После удаления специфическими протеазами полипептидного сегмента он преобразуется в двухцепочечную
молекулу с внутри— и межцепочечными дисульфидными мостиками.
Слайд 17 ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ Са 2+ -ЗАВИСИМАЯ ПРОТЕАЗА КАЛЬПАИН
Нарушение цитоскелета
Повреждение мембраны
ПОДВЕРГАЕТ ПРОТЕОЛИЗУ
МНОГИЕ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ БЕЛКИ: БЕЛКИ КАНАЛОВ, ЦИТОСКЕЛЕТА И ДР.
Белки ионных каналов
Са-АТФаза
Слайд 18III. ИЗМЕНЕНИЕ КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВ В КЛЕТКЕ
Ферменты и субстраты разделены мембраной,
изменение ее проницаемости для субстратов, влияет на ход ферментативных реакций.
Слайд 19IV.ТОПОДИНАМИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ
Основана на динамической неоднородности распределения белков в мембране, их
способности образовывать ассоциации.
Слайд 20I, III, IV – белковые комплексы
II – сукцинатдегид-рогеназа
V – АТФ-синтаза
ПРИМЕР:
дыхательная цепь в митохондрии
Слайд 21V.ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОМА
РЕГУЛЯЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ БЕЛКА В КЛЕТКЕ ПОСРЕДСТВОМ ИНДУКЦИИ И РЕПРЕССИИ
СИНТЕЗА, Т.Е. ИЗМЕНЕНИЕМ СКОРОСТИ ТРАНСКРИПЦИИ
Слайд 22РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА БЕЛКА У ПРОКАРИОТ
ИНДУКТОРОМ СИНТЕЗА СЛУЖИТ СУБСТРАТ
Слайд 23Во всех эукариотических клетках экспрессия генов контролируется регуляторными белками, которые
связываются с определенными участками ДНК и стимулируют или подавляют транскрипцию.
Регуляторные
элементы, стимулирующие транскрипцию, называют ЭНХАНСЕРАМИ (от англ. enchance – усиливать ).
Белки, подавляющие транскрипцию, называют САЙЛЕНСЕРАМИ (от англ. silence – заглушать)
Слайд 24КОНТРОЛЬ НА УРОВНЕ ТРАНСКРИПЦИИ
РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА БЕЛКА У ЭУКАРИОТ
ИНДУКТОРЫ СИНТЕЗА –
СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ
Слайд 25VI. РЕГУЛЯТОРНЫЕ СИСТЕМЫ С УЧАСТИЕМ ВТОРИЧНЫХ ПОСРЕДНИКОВ
КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СОБЫТИЙ
РЕЦЕПТОР
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА
– G БЕЛОК
ФЕРМЕНТ – УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛА, ОБРАЗУЮЩИЙ ВТОРИЧНЫЕ ПОСРЕДНИКИ
БЕЛОК-ЭФФЕКТОР
ПРОТЕИНКИНАЗА
Слайд 26СПОСОБЫ МЕЖКЛЕТОЧНОЙ КОММУНИКАЦИИ
СПОСОБЫ ДОСТАВКИ СИГНАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ К КЛЕТКАМ
Слайд 27МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ СИГНАЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ (ПЕРВИЧНЫЕ ПОСРЕДНИКИ)
НЕБОЛЬШИЕ ЛИПОФИЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ
ДИФФУНДИРУЮТ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ И
СВЯЗЫВАЮТСЯ С ВНУТРИКЛЕТОЧНЫМИ РЕЦЕПТОРАМИ
ЛИПОФИЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ С МЕМБРАННЫМИ РЕЦЕПТОРАМИ
ГИДРОФИЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ С
МЕМБРАННЫМИ РЕЦЕПТОРАМИ
1
2
3
Слайд 281. НЕБОЛЬШИЕ ЛИПОФИЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ
Стероидные гормоны, вырабатываемые половыми железами и корой
надпочечников
Тиреоидные гормоны
Первичные посредники
Слайд 29СХЕМА ДЕЙСТВИЯ СТЕРОИДНЫХ И ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ
внутриклеточные рецепторы имеют
гормон-связывающий домен
ДНК-связывающий домен
Слайд 31МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ЛИПОФИЛЬНЫХ ГОРМОНОВ, ПРОНИКАЮЩИХ ВНУТРЬ КЛЕТКИ
Слайд 322. ЛИПОФИЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ
Производные арахидоновой кислоты – ЭЙКОЗАНОИДЫ:
ПРОСТАГЛАНДИНЫ
ЛЕЙКОТРИЕНЫ
ПРОСТАЦИКЛИНЫ
ТРОМБОКСАНЫ
Первичные посредники
Слайд 33ЭЙКОЗАНОИДЫ ОБРАЗУЮТСЯ ПРАКТИЧЕСКИ ВО ВСЕХ КЛЕТКАХ, ИХ БИОСИНТЕЗ ИНИЦИИРУЕТСЯ ФОСФОЛИПАЗОЙ
А2
ДЕЙСТВУЮТ ЧЕРЕЗ МЕМБРАННЫЕ РЕЦЕПТОРЫ, ОСУЩЕСТВЛЯЮТ ПАРАКРИННОЕ И АУТОКРИННОЕ ДЕЙСТВИЕ
ЭЙКОЗАНОИДЫ
РЕГУЛИРУЮТ
СОКРАЩЕНИЕ ГЛАДКОМЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК
БОЛЕВЫЕ И ВОСПАЛИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
СЕКРЕЦИЮ ЖЕЛУДОЧНОГО СОКА
АГРЕГАЦИЮ ТРОМБОЦИТОВ И ДР.
Первичные посредники
Слайд 343. ГИДРОФИЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ
Первичные посредники
ГИДРОФИЛЬНЫЕ ГОРМОНЫ
НЕЙРОТРАНСМИТТЕРЫ
ФАКТОРЫ РОСТА (эпидермальный фактор роста, фактор
роста нейронов, фактор роста фибробластов и др.)
ЦИТОКИНЫ (интерлейкины, интерфероны и
др.)
Слайд 35СХЕМА ДЕЙСТВИЯ НЕЙРОМЕДИАТОРОВ
Первичные посредники
Слайд 36СХЕМА ДЕЙСТВИЯ ГИДРОФИЛЬНЫХ АГОНИСТОВ
Первичные посредники
Гидрофильные гормоны
Инсулин, факторы роста
Слайд 37РЕЦЕПТОРЫ И МЕХАНИЗМЫ ИХ ДЕЙСТВИЯ
Слайд 38РЕЦЕПТОР –СПЕЦИФИЧЕСКИЙ БЕЛОК, КОТОРЫЙ СВЯЗЫВАЕТ СИГНАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО, ЧТО ПРИВОДИТ В
КОНЕЧНОМ ИТОГЕ К РАЗВИТИЮ КЛЕТОЧНОЙ РЕАКЦИИ.
АГОНИСТ ПЕРЕВОДИТ РЕЦЕПТОР В
АКТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ, АНТАГОНИСТ – В НЕАКТИВНОЕ.
Слайд 40СЕЛЕКТИВНОСТЬ
СВОЙСТВО, ОСНОВАННОЕ НА СТРОГОЙ СТРУКТУРНОЙ СПЕЦИФИЧНОСТИ. ДАННЫЙ ЛИГАНД ДОЛЖЕН
БЫТЬ ЛИБО ЕДИНСТВЕННЫМ ВЕЩЕСТВОМ, СВЯЗЫВАЮЩИМСЯ С РЕЦЕПТОРОМ, ЛИБО ЭФФЕКТИВНО КОНКУРИРОВАТЬ
С ДРУГИМИ.
Слайд 42НАСЫЩАЕМОСТЬ
ЧИСЛО МЕСТ СВЯЗЫВАНИЯ С ЛИГАНДОМ ДОЛЖНО БЫТЬ КОНЕЧНЫМ.
Слайд 43СРОДСТВО К ЛИГАНДУ
НАСЫЩЕНИЕ РЕЦЕПТОРА ПРОИСХОДИТ ПРИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ ЛИГАНДА
АКТГ
— 0-50 пг/мл
Тироксин общий (Т4) —62-141 нмоль/л
Кальцитонин — 5,5-28 пмоль/л.
Данные приведены для плазмы крови
Слайд 44ТКАНЕВАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ
СВЯЗЫВАНИЕ ЛИГАНДА С РЕЦЕПТОРОМ ПРОИСХОДИТ В ТОЙ ТКАНИ, ГДЕ
НАБЛЮДАЕТСЯ ЕГО БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ.