Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

4.14: Вторинні месенджери

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5475

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Другі месенджери - це молекули, які передають сигнали, отримані на рецепторах на поверхні клітин - наприклад, надходження білкових гормонів, факторів росту тощо - до молекул цілі в цитозолі та/або ядрі. Але крім своєї роботи в якості релейних молекул, другі месенджери служать для значного посилення сили сигналу. Зв'язування ліганду з одним рецептором на поверхні клітини може призвести до масових змін біохімічної активності всередині клітини.

    Існує 3 основних класи других месенджерів:

    1. циклічні нуклеотиди (наприклад, цАМФ і cGMP)
    2. інозитол трисфосфат (IP 3) і діацилгліцерин (DAG)
    3. іони кальцію (Ca 2+)

    Циклічні нуклеотиди

    альт
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Циклічні нуклеотиди

    Циклічний підсилювач (цАМФ)

    Деякі гормони, які досягають свого ефекту через cAMP як другий месенджер:

    • адреналіну
    • глюкагон
    • лютеїнізуючого гормону (ЛГ)

    Циклічний АМФ синтезується з АТФ дією ферменту аденілілциклази.

    • Зв'язування гормону з його рецептором активізується
    • білок G, який, в свою чергу, активує
    • аденілілциклаза.
    • Отриманий підйом цАМФ включає відповідну реакцію в комірці або (або обома):
      • зміна молекулярної активності в цитозолі, часто використовуючи P протеїн K іназа A (PKA) - a c A MP-залежна протеїнкіназа, яка фосфорилює цільові білки
      • включення нової схеми транскрипції генів

    Циклічний GMP (цГМП)

    Циклічний GMP синтезується з нуклеотиду GTP з використанням ферменту гуанілілциклази. Циклічний GMP служить другим месенджером для

    • передсердний натрійуретичний пептид (ANP)
    • оксид азоту (NO)
    • реакція стрижнів сітківки на світло

    Деякі ефекти cGMP опосередковані через P протеїн K інази G (PKG) - c G MP-залежну протеїнкіназу, яка фосфорилює цільові білки в клітині.

    Трисфосфат інозитолу (IP 3) і діацилгліцерин (DAG)

    Пептидні та білкові гормони, такі як вазопресин, тиреотропний гормон (ТТГ) та ангіотензин та нейромедіатори, такі як ГАМК, зв'язуються з рецепторами G (GPCR), які активують внутрішньоклітинний фермент фосфоліпазу С (PLC).

    альт
    Малюнок 4.14.3 IP3 і DAG

    Як випливає з назви, він гідролізує фосфоліпіди - зокрема фосфатидилінозитол-4,5-бісфосфат (PIP 2), який знаходиться у внутрішньому шарі плазматичної мембрани. Гідроліз ПІП 2 дає два продукти:

    • діацилгліцерин (DAG): DAG залишається у внутрішньому шарі плазматичної мембрани. Він набирає P протеїн K inase C (PKC) - це c кальцій залежна кіназа, яка фосфорилює багато інших білків, які спричиняють зміни в клітині. Як випливає з назви, для активації ПКС потрібні іони кальцію. Вони стають доступними за допомогою дії іншого другого месенджера — IP 3.
    • інозитол-1,4,5-трисфосфат (IP 3): Ця розчинна молекула дифундує через цитозол і зв'язується з рецепторами на ендоплазматичному ретикулумі, викликаючи вивільнення іонів кальцію (Ca 2+) у цитозол. Підвищення внутрішньоклітинного кальцію запускає відповідь.

    Приклад:

    Підвищення кальцію необхідно для того, щоб NF-AT («ядерний фактор активованих Т-клітин») включив відповідні гени в ядрі.

    Чудова здатність такролімусу та циклоспорину запобігати відторгненню трансплантата обумовлена їх блокуванням цього шляху.

    Зв'язування антигену з його рецептором на В-клітині (BCR) також генерує другий месенджери DAG і IP 3.

    Іони кальцію (Ca 2+)

    Як вказують функції IP 3 і DAG, іони кальцію також є важливими внутрішньоклітинними месенджерами. Насправді іони кальцію є, мабуть, найбільш широко використовуваними внутрішньоклітинними месенджерами.

    У відповідь на безліч різних сигналів підвищення концентрації Са 2+ в цитозолі викликає багато типів подій, таких як

    • скорочення м'язів
    • екзоцитоз, напр.
      • вивільнення нейромедіаторів при синапсах (і необхідних для тривалих синаптичних змін, які спричиняють довгострокове потенціювання (LTP) та довгострокову депресію (LTD);
      • секреція гормонів, таких як інсулін
    • активація Т-клітин і В-клітин, коли вони зв'язують антиген зі своїми антигенними рецепторами (TCR і BCRs відповідно)
    • адгезія клітин до позаклітинного матриксу (ЕКМ)
    • апоптоз
    • різноманітні біохімічні зміни, опосередковані протеїном P K inase C (PKC).

    У нормі рівень кальцію в клітині дуже низький (~100 нМ). Існує два основних депо Ca 2+ для осередку:

    • Позаклітинна рідина (ЕКФ — зроблена з крові), де концентрація ~ 2 мМ або в 20 000 разів вище, ніж в цитозолі;
    • ендоплазматичний ретикулум («саркоплазматичний» ретикулум в скелетних м'язах).

    Однак його рівень у клітині може різко зростати, коли канали в плазматичній мембрані відкриваються, щоб дозволити їй потрапляти з позаклітинної рідини або з депо всередині клітини, таких як ендоплазматичний ретикулум та мітохондрії.

    Отримання Ca 2+ в (і з) цитозолу

    • Канали з напругою
      • відкритий у відповідь на зміну мембранного потенціалу, наприклад, деполяризацію потенціалу дії
      • знаходяться в збудливих клітині:
        • скелетних м'язів
        • гладкої мускулатури (Це канали, заблоковані препаратами, такими як фелодипін [Plendil®], що використовуються для лікування високого кров'яного тиску. Приплив Са 2+ скорочує гладкі м'язові стінки артеріол, підвищуючи артеріальний тиск. Препарати блокують це.)
        • нейрони. Коли потенціал дії досягає пресинаптичного терміналу, приплив Са 2+ запускає вивільнення нейромедіатора.
        • смакові клітини, які реагують на сіль.
      • дозволяють приблизно 10 6 іонів текти в кожну секунду після крутого градієнта концентрації.
    • Канали, керовані рецепторами
      Вони знаходяться в постсинаптичній мембрані і відкриваються, коли вони зв'язують нейромедіатор. Приклад: рецептори NMDA.
    • G-білково-зв'язані рецептори (GPCR). Це не канали, але вони викликають вивільнення Ca 2+ з ендоплазматичної сітки, як описано вище. Вони активуються різними гормонами і нейромедіаторами (а також гіркими речовинами на смакових клітині на мові).

    Повертаються іони Ca 2+

    • до ECF активним транспортом з використанням
      • насос з приводом від ATP під назвою Ca 2+ ATFase;
      • два обмінника Na + /Ca 2+. Ці антипортові насоси використовують енергію
        • 3 Na + іони стікають вниз їх градієнт концентрації, щоб накачати один Ca 2+ проти його градієнта і
        • 4 Na + іони стікають до насоса 1 Ca 2+ і 1 K + іон вгору по їх градієнтам концентрації.
    • до ендоплазматичного (і саркоплазматичного) ретикулуму з використанням іншої Ca 2+ АТФази.

    Як такий простий іон, як Ca 2+, може регулювати стільки різних процесів? Деякі фактори на роботі:

    • локалізація всередині клітини (наприклад, звільняється в одній точці - прикладом є Т-система - або поширюється по всій клітині)
    • за величиною, що виділяється (амплітудна модуляція, «AM»)
    • випускаючи його в імпульсах різної частоти (частотна модуляція, «FM»)