26 марта 2009

Генетические явления

Генетические явления (мутация, делеция генной последовательности или включение дополнительных генных последовательностей) могли бы придать генам соответствующих белков способность кодировать синтез молекул с необходимыми регуляторными свойствами. Присутствие регуляторных белков должно обеспечивать любым клеткам преимущество в борьбе за существование, так как они способствуют клеточным реакциям, направленным на преодоление возникающей угрозы (например, дефицит глюкозы), явившейся причиной образования регуляторного лиганда.

Например, некоторые бактерии (Escherichia coli) при низкой концентрации глюкозы накапливают цАМФ. Этот нуклеотид стимулирует затем продукцию ферментов, которые метаболизируют другие углеводы, такие, как галактоза и лактоза.

Описанные эффекты поэтому обеспечивают мобилизацию других углеводных ресурсов, которые могут утилизироваться организмом в условиях отсутствия глюкозы. Таким образом, цАМФ — ключевой медиатор действия гормонов и нервных сигналов у человека — возник в качестве регулятора метаболизма у гораздо более просто организованных видов.

Регуляторные лиганды могут становиться символами субстратного дефицита и в других обстоятельствах. Гуанозинтетрафосфат («магическое пятно») регулирует у бактерий белковый обмен. Он образуется из ГТФ, используемого в процессах биосинтеза. белка. Как подчеркнул Tomkins , при ограниченной доступности аминокислот на синтез белка должно было бы уходить. меньше ГТФ и поэтому могло было бы образовываться большее количество «магического пятна».

Таким путем накопление нуклеозидтетрафосфата могло бы символизировать дефицит аминокислот. Тогда, если только предсуществуют дополнительные элементы регуляторной системы, «магическое пятно» могло бы способствовать смягчению первоначального воздействия (аминокислотного дефицита) за счет, например, стимуляции распададругих белков, являющихся источником аминокислот. Rousseam и Baxter  предположили, что в условиях торможения метаболизма или утилизации холестерина по обычным путям может включаться регуляция продукции стероидных гормонов.

«Эндокринология и метаболизм», Ф.Фелиг, Д.Бакстер



Примерами служат тироксинсвязывающий глобулин (ТСГ) и тироксинсвязывающий преальбумин (ТСПА), которые связывают тиреоидные гормоны, а также кортииюстероидсвязывающий глобулин (КСГ, или транскортин), который связывает кортизол. Холестерин тоже можно рассматривать как гормон, поскольку он синтезируется в печени, переносится с кровью [будучи связан главным образом с липопротеинами низкой плотности (ЛПНП)] к периферическим тканям и ингибирует свой собственный биосинтез. Он…

Способность тканей-мишеней распознавать гормоны определяется присутствием в них рецепторных белков, которые специфически связывают гормон. Как правило, это взаимодействие обусловливает изменение конформации рецептора, что «запускает» последующие этапы реакции на гормон. Отдельные типы клеток запрограммированы на определенные реакции, индуцируемые состоянием данного рецептора. Через данный класс рецепторов обычно могут действовать несколько гормонов, а иногда гормон может действовать через…

Поддержание гомеостаза у многочисленных организмов требует одновременного и координированного управления большим числом функций. Например, реакция испуга, в которой может участвовать мышечная активность, предполагает мобилизацию усилий мышечноскелетного аппарата. Для этого необходимо привести в готовность и легочную и сердечнососудистую системы. Все это требует мобилизации энергетических источников, которая вместе с тем не должна нарушать жизненно важных функций организма….

Как уже отмечалось, продукция регуляторных лигандов может контролироваться изменениями уровня субстрата, не имеющего структурного сходства с лигандом. Подчеркивалось также, что регуляция такими лигандами процессов, направленных на компенсацию первоначального сдвига, могло создавать особое эволюционное преимущество. Способность к выживанию могла бы увеличиваться еще в большей степени, если бы лиганд мог одновременно контролировать не один, а много процессов….

Неудивительно, что такие координированные регуляторные сети,. однажды сформировавшись, закрепились в эволюции, так как мутации, повреждающие любой из их центральных элементов, должны были оказывать пагубное влияние. С другой стороны, придание регуляторным лигандам дополнительных функций, обеспечивающих организму преимущества, эволюционно могло произойти достаточно легко. Например, реакции на дефицит глюкозы могли принести очевидную пользу организму, попавшему в условия тревоги…