Sistemul de adenilat ciclază este ceea ce?

Hormonii acționează ca elemente integrative care leagă diferite mecanisme de reglementare și procesul metabolic în organe. Ele joacă rolul intermediarilor chimici, asigurând transferul semnalelor provenite din diferite organe și din sistemul nervos central. Celulele răspund diferit la efect

Ormonov.

Prin sistemul de adenilat ciclază elementele afectează viteza proceselor biochimice din celula țintă. Să luăm în considerare acest sistem în detaliu.

Efect fiziologic

Răspunsul celulelor la acțiunea hormonilor depinde de structura lor chimică și de asemenea celule de tip, pe care acționează.

Concentrația hormonilor din sânge este scăzută. A alerga mecanismul de activare a enzimei care implică sistemul de adenilat ciclază ele trebuie recunoscute și apoi se leagă la proteine ​​specifice receptorilor care sunt foarte specifice.

Efectul fiziologic este determinat de diferiți factori, de exemplu concentrația hormonului. Se determină prin rata de inactivare a acesteia în decădere, care are loc în principal în ficat, și rata de excreție împreună cu metaboliții. Efectul fiziologic depinde de gradul de afinitate al hormonului la proteinele purtătoare. Elementele tiroide și steroizi se deplasează de-a lungul fluxului sanguin împreună cu proteinele. Factorii determinanți sunt și numărul și tipul de receptori ai celulelor țintă.

Semnale de stimulare

Procesele de sinteză și secreție a hormonilor sunt stimulate de impulsuri interne și externe îndreptate spre sistemul nervos central. Conform neuronilor, aceste semnale intră în hipotalamus. Aici stimulează sinteza statinelor și a liberinilor (hormoni eliberatori ai peptidelor). Ei, la rândul lor, inhibă (inhibă) sau stimulează sinteza și secreția elementelor din lobul anterior al glandei hipofizare. Aceste substanțe chimice se numesc hormoni tripli. Stimulează producerea și secreția de elemente în glandele endocrine periferice.

Semne de hormoni

Ca și în cazul altor molecule de semnalizare, aceste elemente prezintă o serie de caracteristici comune. hormoni:

• Izolată din celulele care le produc, în spațiul extracelular.
• Nu utilizați ca sursă de energie.
• Ele nu sunt elemente structurale ale celulelor.
• Ei au capacitatea de a stabili o relație specifică cu celulele care au receptori specifici pentru un anumit hormon.
• Ele se disting prin activitate biologică ridicată. Chiar și în concentrații mici, hormonii pot afecta efectiv celulele.

Plasați celulele țintă

Interacțiunea lor cu hormoni este asigurată de proteinele receptorilor specifici. Acestea sunt situate pe membrana exterioară, în citoplasmă, pe membrana nucleară și pe alte organe.

În orice receptor-proteine ​​există două domenii (site-uri). Datorită acestora, sunt implementate următoarele funcții:

• Recunoscând hormonul.
• Transformarea și transferul impulsului primit în celulă.

Caracteristicile receptorilor

Într-unul din domeniile proteinei există o regiune complementară (complementară) cu un element al moleculei de semnal. Legarea receptorului cu acesta este similară cu procesul de formare a complexului enzimă-substrat și este determinată de indicatorul constantei de afinitate.

Majoritatea receptorilor de până acum nu au fost studiați suficient. Aceasta se datorează complexității izolării și purificării acestora, precum și conținutului extrem de scăzut al celulelor fiecărui tip de receptor. Cu toate acestea, se știe că interacțiunea hormonilor cu receptorii are o natură fizico-chimică. între ele se formează legături hidrofobe și electrostatice.

Interacțiunea dintre hormon și receptor este însoțită de modificări conformaționale ale acestuia din urmă. Ca rezultat, complexul moleculei de semnal cu receptorul este activat. Fiind în stare activă, este capabil să provoace un răspuns intracelular specific la semnalul de intrare. Dacă sinteza sau capacitatea receptorilor de a interacționa cu moleculele de semnal este perturbată, există boli - perturbări endocrine.

Acestea pot fi legate de:

• Sinteza insuficientă.
• Modificarea structurii receptorilor proteici (tulburări genetice).
• Blocarea receptorilor de către anticorpi.

Tipuri de interacțiune

Ele diferă în funcție de structura moleculei hormonului. Dacă este lipofil, poate penetra prin stratul lipidic în membrana exterioară a țintelor. Un exemplu sunt hormonii steroizi. Dacă dimensiunile moleculei sunt semnificative, ea nu poate pătrunde în celulă. În consecință, receptorii pentru hormoni lipofili sunt localizați în interiorul țintelor și pentru hormonii hidrofilici - în afară, pe membrana exterioară.

"Al doilea mediator"

Răspunsul la semnalul hormonal din moleculele hidrofilice este asigurat de mecanismul intracelular al transmiterii impulsului. Funcționează în detrimentul celorlalți intermediari. În contrast, moleculele de hormoni sunt foarte diverse în formă.

Ca „doilea mesager“ acționează nucleotidelor ciclice (AMPc și GMPc) calmodulin (proteina de legare de calciu), calciu, trifosfat inositol, enzime implicate în sinteza de nucleotide ciclice și fosforilarea proteinelor.

Acțiunea hormonilor prin sistemul de adenilat ciclază

Există două modalități principale de a transfera un impuls către celulele țintă din elementele de semnalizare:

• Sistemul de adenilat-clasă (guanilat ciclază).
• Mecanismul phosphoinositic.

În schemă de hormoni prin sistemul de adenilat ciclază implicate: proteină G, proteină kinază, proteină receptor, guanozin trifosfat, enzima heptază adenilat. În plus față de aceste substanțe, ATP este necesar pentru funcționarea normală a sistemului.

Receptorul, proteina G, lângă care se află GTP și adenilat ciclaza, sunt încorporate în membrana celulară. Aceste elemente sunt într-o stare disociată. După formarea complexului moleculei de semnal și a proteinei receptorului, conformația proteinei G se modifică. Ca urmare, una dintre subunitățile sale dobândește capacitatea de a interacționa cu GTP.

Complexul complex "G proteină + GTP" activează adenilat ciclaza. Aceasta, la rândul său, începe să transforme moleculele ATP în cAMP. Este capabil să activeze enzime specifice - proteine ​​kinaze. Datorită acestui fapt, reacțiile de fosforilare a diferitelor molecule de proteine ​​cu participarea ATP sunt catalizate. Compoziția de proteine ​​în acest caz include resturile de acid fosforic.

Datorită mecanismului de acțiune al hormonilor din sistemul de adenilat ciclază, activitatea proteinei fosforilate se modifică. În diferite tipuri de celule, efectul este asupra proteinelor cu activitate funcțională diferită: molecule nucleare sau de membrană, precum și enzime. Ca rezultat al fosforilării, proteinele pot deveni active din punct de vedere funcțional sau inactive.

Sistemul de adenilat ciclază: biochimie

Datorită interacțiunilor descrise mai sus, rata proceselor biochimice din țintă variază.

Trebuie spus despre durata nesemnificativă a activării sistemul de adenilat ciclază. scurt se datorează faptului că în proteina G după activarea cu enzima activitatea GTP-ase începe să se manifeste. Aceasta restabilește conformația după hidroliza GTP și încetează să afecteze adenilat ciclaza. Aceasta conduce la încetarea reacției de formare a AMPc.

inhibiție

Pe lângă participanții direcți sistemul de adenilat ciclază, în unele ținte există receptori asociați cu molecule G, conducând la inhibarea enzimei. Adenylacetoclaza este inhibată de complexul "proteină GTP + G".

Atunci când producția de cAMP este oprită, fosfoliza se oprește imediat. Atâta timp cât există molecule, activarea protein kinazelor va continua. Pentru a opri acțiunea celulelor cAMP, utilizați o enzimă specială - fosfodiesteraza. Catalizează hidroliza 3 `, 5`-ciclo-AMP la AMP.

Unii compuși care exercită un efect deprimant asupra fosfodiesterazei (de exemplu teofilină, cafeină) contribuie la conservarea și creșterea concentrației de ciclo-AMP. Sub influența acestor substanțe, durata activării sistemul de mesager al adenilat ciclazei. Cu alte cuvinte, acțiunea hormonului este îmbunătățită.

Trifosfat de inozitol

cu excepția sistemul de transducție a semnalului de adenilat ciclază, există un alt mecanism pentru transmiterea semnalului. Aceasta implică ioni de calciu și trifosfat inositol. Aceasta din urmă este o substanță derivată din inozitolfosfatidă (o lipidă complexă).

Inozitol trifosfat formată sub acțiunea fosfolipazei „C“, o enzimă specială, care este activat prin modificări conformaționale ale domeniului intracelular al membranelor celulare a receptorului.

Datorită acțiunii acestei enzime, se hidrolizează legătura fosfoetheră a moleculei fosfatidil-inozitol-4,5-bisfosfat. Ca rezultat, se formează trifosfat de inozitol și diacilglicerină. Educația lor duce, la rândul lor, la o creștere a conținutului ionizat de calciu într-o cușcă. Aceasta promovează activarea diferitelor molecule de proteine ​​dependente de calciu, inclusiv protein kinaza.

În acest caz, ca și la pornire sistemul de adenilat ciclază, fosforilarea proteinelor acționează ca una dintre etapele de transfer de impulsuri în interiorul celulei. Aceasta conduce la o reacție fiziologică a celulei la acțiunea hormonului.

Element de legătură

În funcționarea mecanismului fosfoinositide, participă o proteină specială, calmodulină. O treime din compoziția sa este formată din aminoacizi încărcați negativ (Asn, Glu). În acest sens, este capabil să lege Ca + 2 activ.

Într-o moleculă de calmodulin, există 4 situsuri de legare. Ca rezultat al interacțiunilor cu Ca + 2 începe o schimbare conformațională în molecula calmodulin. Ca rezultat, complex „Ca + 2-calmodulin“ dobândește capacitatea de a regla activitatea multor enzime fosfodiesterază, adenilat ciclaza, Ca + 2, Mg + 2 - ATPaza, precum și diferite protein kinaze.

nuanțe

In diferite celule sub influența unui complex „Ca + 2-calmodulin“ pe izoenzime ale enzimei (de exemplu, adenilat ciclaza tip) într-un singur caz de activare se observă, iar în celălalt - inhibarea formării cAMP. Acest lucru se datorează faptului că centrele alosterice din izoenzimele pot include radicali de aminoacizi diferiți. În consecință, răspunsul lor la impactul complexului va fi diferit.

în plus

După cum se poate vedea, în sistemul de adenilat ciclază, și "cei doi intermediari" participă la procesele descrise mai sus. În funcționarea mecanismului fosfoinositid, acestea sunt:

• Nucleotide ciclice. Ca și în sistemul de adenilat ciclază ele sunt c-HMF și c-AMP.
• Ionii de calciu.
• Complexul "Sa-kalmodulin".
• Diacilglicerol.
• Trifosfat de inozitol. Acest element participă, de asemenea, la transmisia semnalelor în sistemul de adenilat ciclază.

Mecanismele de molecule de semnalizare în hormonii țintă care implică mediatori enumerați mai sus au câteva caracteristici comune:

• Fiind una dintre etapele transferului de informații este procesul de fosforilare a proteinelor.
• Activarea se oprește sub influența unor mecanisme speciale. Acestea sunt declanșate de participanții la procese înșiși (sub influența mecanismelor de feedback negativ).

concluzie

Hormonii acționează ca principalii regulatori umorali ai funcțiilor fiziologice din organism. Acestea sunt produse în glandele endocrine sau produse de celulele endocrine specifice. Hormonii sunt secretați în limf, sânge și au un efect îndepărtat (endocrin) asupra celulelor țintă.

În prezent, proprietățile acestor molecule au fost studiate temeinic. Se cunosc procesele biosintezei lor, precum și mecanismele de bază ale influenței asupra corpului. Cu toate acestea, există încă numeroase mistere nesoluționate legate de particularitățile interacțiunii dintre hormoni și alți compuși.