Što je sustav adenilat ciklaze?

Hormoni djeluju kao integrirajući elementi koji povezuju različite regulatorne mehanizme i metabolički proces u organima. Oni igraju ulogu kemijskih posrednika, osiguravajući prijenos signala koji potječu iz različitih organa i središnjeg živčanog sustava. Stanice različito reagiraju na posljedica

Ormonov.

Kroz sustav adenilat ciklaze elementi utječu na brzinu biokemijskih procesa u ciljnoj stanici. Razmotrimo ovaj sustav detaljno.

Fiziološki učinak

Odziv stanica na djelovanje hormona ovisi o njegovoj kemijskoj strukturi, a isto tako tip stanica, na kojem djeluje.

Koncentracija hormona u krvi je niska. Za pokretanje mehanizam aktivacije enzima koji uključuje sustav adenilat ciklaze oni moraju biti prepoznati, a zatim se vežu na receptore specifične proteine ​​koji su vrlo specifični.

Fiziološki učinak određen je različitim čimbenicima, na primjer, koncentracijom hormona. Određuje se brzinom njezine inaktivacije u propadanju, koja se odvija uglavnom u jetri i brzini njegovog izlučivanja zajedno s metabolijama. Fiziološki učinak ovisi o stupnju afiniteta hormona na proteine ​​nosača. Štitnjače i steroidni elementi se kreću duž krvotoka zajedno s proteinima. Odlučujući čimbenici su i broj i vrsta receptora na ciljnim stanicama.

Poticanje signala

Proces sinteze i lučenja hormona potiče unutarnji i vanjski impulsi usmjereni na središnji živčani sustav. Prema neuronima, ti signali ulaze u hipotalamus. Ovdje stimuliraju sintezu statina i liberina (hormona koji otpuštaju peptide). Oni zauzvrat inhibiraju (inhibiraju) ili stimuliraju sintezu i sekreciju elemenata u prednjem režnju hipofize. Te kemikalije nazivaju se trostruki hormoni. Oni stimuliraju proizvodnju i izlučivanje elemenata u periferne endokrine žlijezde.

Znakovi hormona

Kao i druge signalne molekule, ti elementi dijele brojne zajedničke značajke. hormoni:

• Izolira se iz stanica koje ih proizvode, u izvanstanični prostor.
• Nemojte koristiti kao izvor energije.
• Nisu strukturni elementi stanica.
• Oni imaju sposobnost uspostavljanja specifičnog odnosa sa stanicama koje imaju specifične receptore za određeni hormon.
• Oni se razlikuju po visokoj biološkoj aktivnosti. Čak iu malim koncentracijama, hormoni mogu učinkovito utjecati na stanice.

Ciljane stanice

Njihovu interakciju s hormonima osiguravaju posebni receptorski proteini. Oni se nalaze na vanjskoj membrani, u citoplazmi, na nuklearnoj membrani i drugim organelama.

U svakom protein-receptoru postoje dvije domene (mjesta). Zbog njih se provode sljedeće funkcije:

• Prepoznavanje hormona.
• Transformacija i prijenos primljenog pulsa u ćeliju.

Značajke receptora

U jednoj od domena proteina postoji regija komplementarna (komplementarna) s nekim elementom signalne molekule. Vezivanje receptora s njim je slično procesu stvaranja kompleksa enzim-supstrat i određen je pokazateljem konstante afiniteta.

Većina receptora do sada nisu dovoljno proučavana. To je zbog složenosti njihove izolacije i pročišćavanja, kao i izuzetno niskog sadržaja u stanicama svakog tipa receptora. Međutim, poznato je da interakcija hormona s receptorima ima fizikalno-kemijsku prirodu. između njih nastaju hidrofobne i elektrostatske veze.

Interakcija hormona i receptora prati konformacijske promjene potonjeg. Kao rezultat, aktivira se kompleks signalne molekule s receptorom. Budući da je u aktivnom stanju, može izazvati specifični intracelularni odgovor na dolazni signal. Ako je poremećena sinteza ili sposobnost receptora da stupaju u interakciju s signalnim molekulama, postoje bolesti - endokrine smetnje.

Mogu se povezati s:

• Nedovoljna sinteza.
• Promjena u strukturi protein-receptora (genetske bolesti).
• Blokiranje receptora protutijelima.

Vrste interakcije

Oni se razlikuju ovisno o strukturi molekule hormona. Ako je lipofilna, može prodrijeti kroz lipidni sloj u vanjskoj membrani ciljeva. Primjer su steroidni hormoni. Ako su dimenzije molekule značajne, ne može prodrijeti u stanicu. Prema tome, receptori lipofilnih hormona nalaze se unutar ciljeva, a za hidrofilne hormone - van, na vanjskoj membrani.

"Drugi posrednici"

Odziv na hormonalni signal iz hidrofilnih molekula osigurava intracelularni mehanizam prijenosa impulsa. Djeluje na štetu tzv. Drugog posrednika. Nasuprot tome, molekule hormona vrlo su različite u obliku.

Kao „drugog glasnika” djelovati cikličke nukleotide (cAMP i cGMP) kalmodulin (protein veže kalcij), kalcijeve, inozitol trifosfata, enzime uključene u sintezi cikličkih nukleotida i fosforilacije proteina.

Djelovanje hormona kroz sustav adenilat ciklaze

Postoje dva glavna načina prijenosa impulsa na ciljane stanice signalnih elemenata:

• Sustav adenilat-klase (gvanilat ciklaza).
• Fosfoinozitni mehanizam.

U shema hormona kroz sustav adenilat ciklaze uključeni: G protein, protein kinaza, receptorski protein, guanozin trifosfat, enzim adenilat heptaze. Pored ovih tvari, ATP je neophodan za normalno funkcioniranje sustava.

Receptor, G protein, blizu kojeg se nalazi GTP i adenilat ciklaza, ugrađen je u staničnu membranu. Ti su elementi u disociranom stanju. Nakon formiranja kompleksa signalne molekule i receptorskog proteina, konformacija G proteina mijenja se. Kao rezultat toga, jedna od njegovih podjedinica stječe mogućnost interakcije s GTP.

Dobiveni kompleks "G protein + GTP" aktivira adenilat ciklazu. On zauzvrat počinje transformirati ATP molekule u cAMP. Može aktivirati specifične enzime - protein kinaze. Zbog toga su katalizirane reakcije fosforilacije različitih molekula proteina uz sudjelovanje ATP. Sastav bjelančevina u ovom slučaju uključuje ostatke fosforne kiseline.

Zbog mehanizma djelovanja hormona u sustavu adenilat ciklaze, djelovanje fosforiliranog proteina se mijenja. U različitim vrstama stanica, učinak je na proteine ​​različite funkcionalne aktivnosti: nuklearne ili membranske molekule, kao i enzimi. Kao rezultat fosforilacije, proteini mogu postati funkcionalno aktivni ili neaktivni.

Sustav adenilat ciklaze: biokemija

Zbog gore opisanih interakcija, brzina biokemijskih procesa u cilju varira.

Treba reći o neznatnom trajanju aktivacije adenilat ciklaza. kratke je zbog činjenice da se u G proteina nakon aktivacije s aktivnošću enzima GTP-ase počinje očitovati. Vraća konformaciju nakon hidrolize GTP i prestaje utjecati na adenilat ciklaze. To dovodi do prestanka reakcije stvaranja cAMP.

inhibicija

Osim izravnih sudionika adenilat ciklaza, u nekim ciljevima postoje receptori povezani s molekulama G, što dovodi do inhibicije enzima. Adenilacetoklaza je inhibirana kompleksom "GTP + G".

Kada se zaustavi proizvodnja cAMP, odmah se zaustavi fosfodija. Sve dok postoje molekule, aktivacija proteinskih kinaza će se nastaviti. Za zaustavljanje djelovanja cAMP stanica koristi se poseban enzim - fosfodiesteraza. On katalizira hidrolizu 3 `, 5`-ciklo-AMP u AMP.

Neki spojevi koji imaju depresivan učinak na fosfodiesterazu (na primjer, teofilin, kofein) doprinose očuvanju i povećanju koncentracije ciklo-AMP. Pod utjecajem ovih tvari trajanje aktivacije adenilat ciklaza messenger sustav. Drugim riječima, djelovanje hormona je pojačano.

Inozitol trifosfat

osim adenilat ciklaza signalnog transdukcijskog sustava, postoji još jedan mehanizam prijenosa signala. To uključuje kalcijeve ione i inozitol trifosfat. Potonji je supstancija izvedena iz inozitolphosphatida (kompleksnog lipida).

Inozitol trifosfat se stvara pod utjecajem fosfolipaze "C", poseban enzim koji je aktiviran konformacijskim promjenama unutarstanične domene receptora stanične membrane.

Zbog djelovanja ovog enzima, fosfoeterna veza fosfatidil-inozitol-4,5-bisfosfatne molekule hidrolizira. Kao rezultat toga nastaju inozitol trifosfat i diacilglicerin. Njihovo obrazovanje, pak, dovodi do povećanja sadržaja ioniziranog kalcija u kavezu. To potiče aktivaciju različitih proteinskih molekula ovisnih o kalciju, uključujući protein kinazu.

U ovom slučaju, kao kod pokretanja adenilat ciklaza, fosforilacija proteina djeluje kao jedna od faza prijenosa impulsa unutar stanice. To dovodi do fiziološke reakcije stanice na djelovanje hormona.

Element vezivanja

U funkcioniranju mehanizma fosfoinozitida, sudjeluje poseban protein, kalmodulin. Trećinu svog sastava nastaju negativno nabijene aminokiseline (Asn, Glu). S tim u vezi, on je u stanju aktivno vezati Ca + 2.

U jednoj molekuli kalmodulina postoji 4 vezna mjesta. Kao rezultat interakcije s Ca + 2, konformacijske promjene počinju u molekuli kalmodulina. Kao rezultat toga, kompleks „Ca + 2-kalmodulina” stječe sposobnost da reguliraju aktivnost mnogih enzima fosfodiesteraze, adenilatciklaze, Ca + 2, Mg 2 + - ATPaze, kao i različite proteinske kinaze.

nijanse

U različitim stanicama pod utjecajem kompleks „Ca + 2-kalmodulina” na izoenzima enzima (na primjer, adenilat ciklaza tipa) u jednom slučaju aktiviranja opaža i kod drugih - inhibicija cAMP formiranja. To je zbog činjenice da alosterični centri u izoenzima mogu uključivati ​​različite radikale aminokiselina. Prema tome, njihov odgovor na utjecaj kompleksa bit će drugačiji.

dodatno

Kao što se može vidjeti, u adenilat ciklaza, i "drugi posrednici" sudjeluju u gore opisanim procesima. U funkcioniranju mehanizma fosfoinozitida oni su:

• Ciklički nukleotidi. Kao u adenilat ciklaza oni su c-HMF i c-AMP.
• Kalcijevi ioni.
• Kompleks "Sa-kalmodulin".
• Diacilglicerin.
• Inozitol trifosfat. Ovaj element također sudjeluje u prijenosu signala u adenilat ciklaza.

Mehanizmi signalizacije hormonskih molekula unutar ciljeva uz sudjelovanje gore spomenutih posrednika imaju nekoliko zajedničkih obilježja:

• Kao jedna od faza prijenosa informacija je proces proteinske fosforilacije.
• Aktivacija se zaustavlja pod utjecajem posebnih mehanizama. Pokreću ih sudionici samih procesa (pod utjecajem negativnih mehanizama povratnih informacija).

zaključak

Hormoni djeluju kao glavni humoralni regulatori fizioloških funkcija u tijelu. Oni se proizvode u endokrinim žlijezdama ili proizvode određene endokrine stanice. Hormoni se izlučuju u limfnu, krvnu i imaju udaljeni (endokrin) učinak na ciljne stanice.

Trenutno su temeljito proučena svojstva tih molekula. Poznati su procesi njihove biosinteze, kao i osnovni mehanizmi utjecaja na tijelo. Međutim, još uvijek postoje mnoge neriješene misterije vezane uz osobitosti interakcije hormona i drugih spojeva.