ций. Изменение концентрации внутриклеточного свободного Са2+ является сигналом для активации или ингибирования ферментов, которые в свою очередь регулируют метаболизм, сократительную и секреторную активность, адгезию и клеточный рост. Источники Са2+ могут быть внутри- и внеклеточными. В норме концентрация Са2+ в цитозоле не превышает 10"7 М, и основными источниками его являются эндоплазмати-ческий ретикулум и митохондрии. Нейрогормональные сигналы приводят к резкому повышению концентрации Са2+ (до 10~б М), поступающего как извне через плазматическую мембрану (точнее, через потенциалзависимые и рецепторзависимые кальциевые каналы), так и из внутриклеточных источников. Одним из важнейших механизмов проведения гормонального сигнала в кальций—мессенджерной системе является запуск клеточных реакций (ответов) путем активирования специфической Са2+-кальмодулин-зависимой протеинкиназы. Регулятор ной субъединицей этого фермента оказался Са2+-связывающий белок кальмодулин (мол. масса 17000). При повышении концентрации Са2+ в клетке в ответ на поступающие сигналы специфическая протеинкиназа катализирует фосфорилирование множества внутриклеточных ферментов —мишеней, регулируя тем самым их активность. Показано, что в состав киназы фосфорилазы Ъ, активируемой ионами Са2+, как и NO-синтазы, входит кальмодулин в качестве субъединицы. Кальмодулин является частью множества других Са2+-свя-зывающих белков. При повышении концентрации кальция связывание Са2+ с кальмодулином сопровождается конформационными его изменениями, и в этой Са2+-связанной форме кальмодулин модулирует активность множества внутриклеточных белков (отсюда его название).

К внутриклеточной системе мессенджеров относят также производные фосфолипидов мембран эукариотических клеток, в частности фосфорили-рованные производные фосфатидилинозитола. Эти производные освобождаются в ответ на гормональный сигнал (например, от вазопрессина или тиротропина) под действием специфической мембраносвязанной фосфо-липазы С. В результате последовательных реакций образуются два потенциальных вторичных мессенджера—диацилглицерол и инозитол-1,4,5-три-фосфат.

Биологические эффекты этих вторичных мессенджеров реализуются по-разному. Действие диацилглицерола, как и свободных ионов Са2+, опосредовано через мембраносвязанный Са-зависимый фермент протеин-киназу С, которая катализирует фосфорилирование внутриклеточных ферментов, изменяя их активность. Инозитол-1,4,5-трифосфат связывается со специфическим рецептором на эндоплазматическом ретикулуме, способствуя выходу из него ионов Са2+ в цитозоль.

сна—о—сосн—о—сосн.

он

Фо оф атидил-иноз итол

2МФ 2АДФ

. :i с

'!*'<.флтидил I пистон

1 HII*iS!i i

CH—O—CO—f?2

OH H} э"~ДОн ОН/

он н^Ц/

н н

Фо офатидил-ин оэи тол-бисфосфат I н„о

(Ь'СЛтЛИИИлЯ (, ч

1 1

/Он hjj

он они

и н

Диацилглицерол Интаигал-1,4,5-трифосфат

Таким образом, представленные данные о вторичных мессенджерах свидетельствуют о том, что каждой из этих систем посредников гормонального эффекта соответствует определенный класс протеинкиназ. хотя нельзя исключить возможности существования тесной связи между пнмн система ми. Лк uiBiiocib и ро ] е л п к и 11 а з тпа Л pei улнруе тс и цЛМФ, протеин к и п а з ы (i ill МФ; (а4 кальмодулннзавпсимые протеинкиназы на ходятся под контролем внутриклеточной [Са2+], а протеинкиназа типа С регулируется диацилглицеролом в синергизме со свободным Са2+ и кислыми фосфолипидами. Повышение уровня какого-либо вторичного мессе ццжера приводи г к активации соответствующе го класса протеинкиназ и последующему фосфорнлнровапию их белковых субстратов. 1J |юзулыare меняется Не только а к ты iociь, по и pel уля горные и каталитические свойства многих ферментных систем клетки: ионных каналов, внутрикле точных структурных элементов и генетического аппарата.

Известно, что эффект стероидных гормонов реализуется через генетический аппарат путем изменения экспрессии генов. Гормон после доставки с белками крови в клетку проникает (|[утем диффузии) через плазматическую мембрану и далее через ядерную мембрану и связывается с внутриядерным рецептором белком. Комплекс стероид-белок затем связывается с регуляторной областью ДНК, с так называемыми гормончувствительны-ми элементами, способствуя транскрипции шответствующих структурных генов, индукции синтеза белка de novo (см. главу 14) и изменению метаболизма клетки в ответ па гормоттальтшй сигнал.

Следует подчеркнуть, что главной и отличительной особенностью молекулярных механизмов действия двух основных классов гормонов является то, что действие пептидных гормонов реализуется в основном путем посттрансляционных (постсинтетических) модификаций белков в клетках, в то время как стероидные гормоны (а также тиреоидные гормоны, ретиноиды, витамин D3-гормоны) выступают в качестве регуляторов экспрессии генов. Это обобщение, однако, не является абсолютным, и здесь возможны модификации, рассмотренные при описании отдельных гормонов.

Глава 9

БИОМЕМБРАНЫ И БИОЭ