Функционирование инозитолфосфатной системы трансмембранной передачи сигнала (рис. 5-42) обеспечивают: R (рецептор), фосфолипаза С, Gрlс — белок, активирующий фосфолипазу С, белки и ферменты мембран и цитозоля.
Рис. 5-42. Инозитолфосфатная система
Последовательность событий, приводящих к активации фосфолипазы С:
связывание сигнальной молекулы, например гормона с рецептором (R), вызывает изменение конформации и увеличение сродства к Срlс-белку.
образование комплекса [Г][Н][Срlс-ГДФ] приводит к снижению сродства α-протомера Срlс-белка к ГДФ и увеличению сродства к ГТФ. ГДФ заменяется на ГТФ.
это вызывает диссоциацию комплекса; отделившаяся a-субъединица, связанная с молекулой ГТФ, приобретает сродство к фосфолипазе С.
α-ГТФ взаимодействует с фосфолипазой С и активирует её. Под действием фосфолипазы-С происходит гидролиз липида мембраны фосфатидилинозигол-4,5-бисфосфата(ФИФ2).
в ходе гидролиза образуется и выходит в цитозоль гидрофильное вещество инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3). Другой продукт реакции диацилглицерол (ДАГ) остаётся в мембране и участвует в активации фермента протеинкиназы С (ПКС).
инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3) связывается специфическими центрами Са2+-канала мембраны ЭР, это приводит к изменению конформации белка и открытию канала — Са2+ поступает в цитозоль. В отсутствие в цитозоле ИФ3 канал закрыт.
Активация протеинкиназы С
Повышение концентрации Са2+ в цитозоле клетки увеличивает скорость взаимодействия Са2+ с неактивным цитозольным ферментом протеинкиназой С (ПКС) и белком кальмодулином, таким образом сигнал, принятый рецептором клетки, раздваивается.
Связывание протеинкиназы С с ионами кальция позволяет ферменту вступать в кальций-опосредованное взаимодействие с молекулами «кислого» фосфолипида мембраны, фосфатидилсерина (ФС). Диацилглицерол, занимая специфические центры в протеин-киназе С, ещё более увеличивает её сродство к ионам кальция.
На внутренней стороне мембраны образуется ферментативный комплекс — [ПКС][Са2+] [ДАГ][ФС] — активная протеинкиназа С, фосфорилирующая специфические ферменты по серину и треонину.
Участие белка кальмодулина в инозитолфосфатной передаче сигнала
В клетках многих тканей присутствует белок кальмодулин, который функционирует как внутриклеточный рецептор Са2+, он имеет 4 центра для связывания Са2+. Комплекс [кальмодулин] -[4 Са2+] не обладает ферментативной активностью, но взаимодействие комплекса с различными белками и ферментами приводит к их активации.
Саморегуляция системы
Как и большинство систем трансмембранной передачи сигналов, инозитолфосфатная система имеет не только механизм усиления, но и механизм подавления сигнала. Присутствующие в цитозоле инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3) и диацилглицерол (ДАГ) в мембране могут в результате серии реакций опять превращаться в фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (ФИФ2). Ферменты, катализирующие восстановление фосфолипида, активируются фосфорилировани-ем протеинкиназой С.
Концентрация Са2+ в клетке снижается до исходного уровня при действии Са2+-АТФ-аз цитоплазматической мембраны и ЭР, а также Na+/Ca2+-и Н+/Са2+-транслоказ (активный антипорт) клеточной и митохондриальной мембран.
Функционирование транслоказ Са2+ и Са2+-АТФ-аз может активироваться:
комплексом [кальмодулин] [4 Са2+];
протеинкиназой А (фосфорилированием);
протеинкиназой С (фосфорилированием).
Понижение концентрации Са2+ в клетке и диацил глицерола в мембране приводит к изменению конформации протеинкиназы С, снижению её сродства к фосфатидилсерину, фермент диссоциирует в цитозоль (неактивная форма).
Фосфорилированные протеинкиназой С ферменты и белки под действием фосфопротеин-фосфатазы переходят в дефосфорилированную форму.
