Механізми дії гормонів, мембранні рецептори і вторинні посередники (месенджери), дія
Механізми дії гормонів
Відповідь клітини-мішені на дію гормону формується створенням гормонрецепторную (ГР) комплексу, що призводить до активації самого рецептора, ініціації відповіді клітини. Гормон адреналін при взаємодії з рецептором відкриває мебранна канали, a Na + - вхідний іонний струм обумовлює функцію клітини. Однак більшість гормонів відкривають або закривають мембранні канали не самостійно, а у взаємодії з G-білком.
Механізм дії гормонів на клітини-мішені пов'язаний з їх хімічною будовою:
# 9632; водорозчинні гормони - білки і поліпептиди, а також похідні амінокислоти - катехоламіни, взаємодіють з рецепторами мембрани клітини-мішені, утворюючи комплекс «гормон - рецептор" (ГР). Виникнення цього комплексу призводить до утворення вторинного або внутрішньоклітинного посередника (месенджера), з яким пов'язані зміни функції клітини. Кількість рецепторів на поверхні мембрани клітини-мішені становить приблизно 104-105;
# 9632; жиророзчинні гормони - стероїдні - проходять крізь мембрану клітини-мішені і взаємодіють з плазматичними рецепторами, кількість яких коливається від 3000 до 104, утворюючи комплекс ГР, який далі надходить до мембрани ядра. Стероїдні гормони та похідні амінокислоти тирозину - тироксин і трийодтиронін - проникають через ядерну мембрану і взаємодіють з ядерними рецепторами, з'єднаними з одного або більше хромосом, наслідком чого є зміни синтезу білка в клітині-мішені.
Відповідно до сучасних уявлень, дія гормонів обумовлена стимуляцією або пригніченням каталітичної функції деяких ферментів в клітинах-мішенях. Цей ефект може досягатися двома шляхами:
# 9632; взаємодією гормону з рецепторами поверхні клітинної мембрани і запуску ланцюга біохімічних перетворень в мембрані і цитоплазмі;
# 9632; проникненням гормону через мембрану і зв'язування з рецепторами цитоплазми, після чого гормонрецепторную комплекс проникає в ядро і органели клітини, де і реалізує свій регуляторний ефект шляхом синтезу нових ферментів.
Перший шлях приводить до активації мембранних ферментів і утворення вторинних месенджерів. На сьогодні відомо чотири системи вторинних месенджерів:
# 9632; аденилатциклаза - цАМФ;
# 9632; гуанілатциклазу - цГМФ;
# 9632; фосфолипаза - інозітолтріфосфат;
# 9632; кальмодулін - іонізований Са 2+.
Другий шлях впливу на клітини-мішені - комплексування гормону з рецепторами, які містяться в ядрі клітини, веде до активації або гальмування її генетичного апарату.
Мембранні рецептори і вторинні посередники (месенджери)
Гормони, зв'язуючись з рецепторами мембрани клітини-мішені, утворюють комплекс "гормон - рецептор" ГР (крок 1) (рис. 6.3). Конформаційні зміни рецептора активують стимулюючий G-білок (об'єднаний з рецептором), який являє собою комплекс з трьох субодиниць (# 945; -, # 946; -, # 947 ;-) і гуанозиндифосфат (ГДФ). заміна
ТАБЛИЦЯ 6.11. Коротка характеристика гормонів
МАЛ. 6.3. Схема механізму дії гормону з утворенням вторинного внутрішньоклітинного посередника цАМФ. ГДФ - гуаніндіфосфат, ГТФ - гуанінтріфосфат
ГДФ на гуанозинтрифосфат ГТФ (крок 2) призводить до відриву # 945; -субодиниці, яка тут же взаємодіє з іншими сигнальними білками, змінюючи активність іонних каналів або клітинних ферментів - аденілатциклази або фосфоліпази С - і функцію клітини.
Дія гормонів на клітини-мішені з утворенням вторинного посередника цАМФ
Активоване мембранний фермент аденилатциклаза перетворює АТФ на вторинний посередник - циклічного аденозинмонофосфату цАМФ (крок 3) (див. Рис. 6.3), який в свою чергу активує фермент протеїн киназу А (крок 4), що призводить до фосфорилювання специфічних білків (крок 5). наслідком чого є зміна фізіологічної функції (крок 6), наприклад, утворення нових мембранних каналів для іонів кальцію, що призводить до зростання сили серцевих скорочень.
Вторинний посередник цАМФ розпадається під впливом ферменту фосфодіестерази в неактивної форми 5'-АМФ.
Деякі гормони (натрийуретический) взаємодіють з гальмівними G-білками, що призводить до зниження активності мембранних ферментів аденілатциклази, зменшення функції клітини.
Дія гормонів на клітини-мішені з утворенням вторинних посередників - Диацилглицерол і інозитол-3-фосфат
Гормон утворює комплекс з рецептором мембрани - ОС (крок 1) (рис. 6.4) і через G-білок (крок 2) активує фосфоліпазу С, прикріплену до внутрішньої поверхні рецептора (крок 3).
Під впливом фосфоліпази С, яка гідролізує мембранні фосфоліпіди (фосфатіділінозітолбіфосфат), утворюються два вторинних посередників - диацилглицерол (ДГ) і інозитол-3-фосфат (ІФ3) (крок 4).
Вторинний посередник ІФ3 мобілізує вихід іонів Са 2+ з мітохондрій і ендоплазматичної (крок 5), які ведуть себе як вторинні посередники. Іони Ca2 + разом з ДГ (ліпідний вторинний посередник) активують фермент протеинкиназа С (крок 6), яка фосфорилирует білки і викликає зміна фізіологічних функцій клітини-мішені.
Дія гормонів за допомогою систем "кальцій - кальмодулін", який виступає в ролі вторинного посередника. Кальцій при проникненні в клітину зв'язується з кальмодулином і активує його. Активоване кальмодулин, в свою чергу, підвищує активність протеїнкінази, яка призводить до фосфорилювання білків, зміни функцій клітини.
Дія гормонів на генетичний апарат клітини
Жиророзчинні стероїдні гормони проходять крізь мембрану клітини-мішені (крок 1) (рис. 6.5), де зв'язуються з білками-рецепторами цитоплазми. Утворений комплекс ГР (крок 2) дифундує в ядро і зв'язується зі специфічними ділянками ДНК хромосоми (крок 3), активуючи процес транскрипції шляхом утворення мРНК (крок 4). мРНК переносить матрицю в цитоплазму, де забезпечує процеси трансляції на рибосомах (крок 5), синтез нових білків (крок 6), що призводить до зміни фізіологічних функцій.
Жиророзчинні тиреоїднігормони - тироксин і трийодтиронін - проникають в ядро, де зв'язується з білком-рецептором, який представляє собою протеїни, які знаходяться на хромосомах ДНК. Ці рецептори контролюють функцію як промоутерів, так і операторів генів.
Гормони активують генетичні механізми, які знаходяться в ядрі, завдяки чому виробляється більше 100 типів клітинних білків. Багато з них є ферментами, які підвищують метаболічну активність клітин організму. Лише один раз прореагувавши з внутрішньоклітинними рецепторами, тиреоїднігормони забезпечують контроль експресії гена на кілька тижнів.