Систему G-белков

H – гормон; R – рецептор; α, β, γ – субъеденицы G-белка; пкА, пкС – протеинкиназы; ФЛИП С – фосфолипаза С; ФИДФ – фосфатидилинозитолфосфат; ДАГ – диацилглицерин; ИТФ – инозитолтрифосфат; Ф - фосфат

При псевдогипопаратирозе из-за наследственной мутации гена одного из G-белков (Gsa) имеется нарушение в работе этого пострецепторного сопрягающего механизма, и в результате клетки становятся резистентны к различным сигналам-стимуляторам аденилатциклаз, особенно, к паратгормону. Механизм может заключаться у разных пациентов в дефиците Gsa или в неспособности его а-субъединицы диссоциировать с ГДФ.

Передавая рецепторный сигнал внутрь клетки, G-белки усиливают активность аденилатциклаз, образующаяся цАМФ может напрямую открывать ионные натриевые каналы, а также запускает путем диссоциации каталитическую субъединицу протеинкиназ А. Протеинкиназы А расщепляют АТФ и фосфорилируют по остаткам серина или треонина различные каталитические и распознающие белки клетки. Этот процесс для одних белков приводит к активации, для других к ингибированию. Терминация передачи аденилатциклазного сигнала осуществляется на нескольких уровнях благодаря действию фосфопротеинфосфатаз (нейтрализующих эффекты протеинкиназ) и циклонуклеотид-фосфодиэстераз (разрушающих ц-АМФ). Эти ингибирующие сигналы запускаются, частично, самой цАМФ, но, в особенности, включаются при посредстве кальция и внутриклеточного кальцийсвязывающего белка кальмодулина. Кальций-кальмодулиновый комплекс, таким образом, часто выступает в сети пострецепторных взаимодействий как антагонист аденилатциклаз, но описаны и их синергические эффекты. Различные пути, контролирующие вход кальция в цитоплазму, зависят от системы G-белков.

Ряд G-белков способны активировать семейство ферментов-инозитолфосфатаз, известное под условным названием «фосфолипаза С». Этот эффект приводит к расщеплению фосфа-тидилинозитол-4,5-дифосфата на инозитолтрифосфат (ИТФ) и диацилгдицерин (ДАГ). ИТФ вызывает освобождение кальция из внутриклеточных резервуаров в цитоплазму. Кальций влияет на активность различных клеточных белков через кальмодулин и тропонин С, а также непосредственно. Кальциевый насос, представленный АТФ-азой, удаляющей ион из цитоплазмы, и инозитолтрифосфатаза понижают активность этого пути передачи сигналов в клетке. ДАГ действует, как вторичный посредник в активации протеинкиназ С, повышая их чувствительность к кальциевой стимуляции. Протеинкиназы класса С фосфорилируют ряд белков, влияя на их активность. Эта сеть имеет общие субстраты фосфорилирования с протеинкиназами А.

Пострецепторные поломы оказались повинны в тех патологических симптомах, которые издавна известны врачам и составляют основу клинической картины опасных инфекционных заболеваний. Так, понос и водно-электролитные нарушения при холере вызваны действием холерного токсина, выделяемого вибрионом Мечникова. Данный экзотоксин вызывает АДФ-рибозилирование α-субъединиц Gs-белка в клетках кишечного эпителия, что ведет к «зависанию» этого передатчика сигнала в активном состоянии. В результате избыточной продукции клеткой цАМФ начинается экскреция воды и электролитов в просвет кишечника.

При коклюше экзотоксины бордетеллы стойко связывают α-субъединицы Gi/Go белков в бронхах, а также действуют сами в качестве кальмодулинзависимой аденилатциклазы. Вследствие этого, содержание цАМФ в клетках растет, что обусловливает ряд симптомов, включая снижение бактерицидной активности лейкоцитов и кашель.

Итак, неадекватное использование клеткой своих адаптационных возможностей при ряде наследственных и приобретенных болезней может быть результатом сбоев в работе пострецепторных информационных механизмов.

1. БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ ХРОМАТИНА: МЕТИЛИРОВАНИЕ И АДФ-РИБОЗИЛИРОВАНИЕ ДНК И ЯДЕРНЫХ БЕЛКОВ

Достаточно типичным биохимическим последствием повреждения хроматина служит усиление метилирования и АДФ-рибозилирования ДНК и ядерных белков.

Известно, что в хроматине активные гены менее метилированы, поэтому первая из данных биохимических реакций может отражать инактивацию во время клеточного повреждения ряда «неэкстренных» текущих клеточных программ, которые на период острой адаптации к повреждению архивируются.

Усиление поли-АДФ-рибозилирования -это сторона ядерного ответа на повреждение. В присутствии поврежденной ДНК активируется фермент поли-АДФ-рибозилполимераза (ПАРП). Фермент превращает остатки НАД в поли-АДФ-рибозу и вызывает сшивку белков хроматина через поли-АДФ-рибозильные мостики. Данный механизм является универсальным для всех живых клеток. Он направлен прежде всего на закрепление концов разорванной хроматиновой нити и, фактически, участвует в работе репаразной (репаративной) системы, склеивая разрывы, препятствуя транскрипции поврежденной ДНК и, возможно, ограничивая хромосомные аберрации. Однако, активная работа ПАРП приводит к лавинообразному накоплению поли-АДФ-рибозилов и истощению пула никотинамид-динуклеотида, вследствие чего ресинтез макроэргических соединений в клетке тормозится. При нехватке энергии пуриновые основания превращаются в гипоксантин и мочевую кислоту, а этот процесс сопровождается выделением супероксидных анионов. Образование активных кислородных радикалов при формировании мочевой кислоты — давно известный медицинский факт. Именно эта особенность конечных этапов синтеза мочевой кислоты приводит к обострению воспалительных явлений у больных подагрой всякий раз, когда они нарушают диету и испытывают пуриновую нагрузку. Но наиболее поразительно, что этот же процесс участвует в опосредовании клеточной гибели после ядерных повреждений. Активные радикалы кислорода наводняют ядро и вызывают вторичное самоповреждение ДНК, усугубляя нарушения в работе генома.

Активация поли-АДФ-рибозилирования считается важным механизмом апоптоза, а, возможно, и некробиоза. По крайней мере, ее ингибиторы — большие дозы витамина РР, оксимы и т.д. — обладают цитопротекторным действием и тормозят апоптоз и некроз.

В поврежденных клеточных ядрах происходит включение целого ряда аварийных генетических программ, считывание которых в нормальных условиях отсутствует или минимально.

К ним относятся:

• Гены белков теплового шока (БТШ);

• Немедленные гены предраннего ответа;

• Антионкогены;

• Гены-регуляторы программировали клеточной гибели;

• Ген маркера стареющих и поврежденных клеток (АСК).

Работа каждой из этих генетических систем сочетает защитные и вторичные повреждающие эффекты, иллюстрируя концепцию биологической погрешимости.

Дата добавления: 2015-07-25