26 марта 2009

Происхождение регуляторных белков

Белки, принимающие участие в регуляции метаболизма, сами могут служить лигандами (например, пептидные гормоны), т. е. взаимодействовать с другими белками, такими, как гормональные рецепторы, оказывая регуляторное действие. Другие регуляторные белки такие, как рецепторы гормонов или регуляторная субъединица протеинкиназы (фермент, активируемый цАМФ), обладают активностями, контролируемыми связыванием регуляторных лигандов (т. е. гормонов и цАМФ соответственно).

Для того чтобы активности белков этого класса могли специфически регулироваться лигандами, такие молекулы прежде всего должны обладать участками, специфически (и, как правило, с высоким сродством) связывающими лиганд, что придает молекулам способность отличать лиганд от других химических соединений. Кроме того, белок должен обладать такой структурой, чтобы в результате связывания лиганда его конформация могла меняться, т. е. обеспечивать возможность оказания регуляторного действия. Например, у млекопитающих специфическое связывание цАМФ с регуляторной субъединицей отдельных протеинкиназ приводит к уменьшению сродства связи этой субъединицы с каталитической субъединицей фермента.

Это обусловливает диссоциацию обеих белковых субъединиц фермента. Каталитическая субъединица, освободившись изпод ингибиторного действия регуляторной субъединицы, активируется и катализирует фосфорилирование белков.

Происхождение регуляторных белков

Фосфорилирование изменяет свойства определенных белков, что сказывается на процессах, находящихся под контролем цАМФ. Взаимодействие стероидных гормонов со своими рецепторами вызывает в последних такие конформационные изменения, которые придают им способность связываться с клеточным ядром. Это взаимодействие изменяет и другие свойства рецепторов, важные для опосредования эффекта стероидных гормонов на транскрипцию определенных видов мРНК.

Для того чтобы обладать столь специализированными и высокоспецифическими функциями, белки в результате эволюции генов, определяющих их аминокислотную последовательность, должны были приобрести ту структуру, которую они имеют в настоящее время. В некоторых случаях в процессе принимают участие и другие гены, кодирующие синтез продуктов, модифицирующих сами регуляторные белки (например, путем гликозилирования).

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





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…

Легко понять, каким образом в ходе эволюции в роли факторов,. реагирующих на определенный метаболический сигнал, например дефицит глюкозы, в конце концов стали выступать регуляторные молекулы разных видов. Действительно, в сохранении глюкозы принимают участие гормоны разных классов (например, адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды, СТГ), и концентрация всех этих гормонов в плазме при тяжелой гипогликемии повышается (хотя в обычных…

Во многих случаях реакциям на воздействие гормонов противостоят реакции на воздействие другого гормона (гормонов). Это создает дополнительную возможность прекращения или уменьшения интенсивности реакции и более тонкой регуляции метаболизма. Инсулин противодействует повышающим уровень глюкозы влияниям адреналина, глюкагона, глюкокортикоидов, адренергических агонистов и СТГ. Он стимулирует поглощение глюкозы, а также синтез жира и гликогена. Одновременно он тормозит синтез…

В общем основным фактором, регулирующим уровень гормона в крови, является скорость его поступления в кровоток. Этот процесс контролируется влияниями, способными быстро менять скорость секреции гормона и (обычно медленнее) скорость его биосинтеза. Далее, при более длительной стимуляции может возникать гипертрофия и/или гиперплазия эндокринной железы. В некоторых случаях продукция гормона контролируется в основном субстратом, уровень которого регулируется…

Как правило, гормоны классифицируют в соответствии с их метаболическими эффектами. Хотя такая классификация представляется весьма простой, на деле она встречается с определенными трудностями. Кортизол, например, в физиологических концентрациях может обладать таким же влиянием на солевой обмен, что и альдостерон или дезоксикортикостерон. Следует ли считать ато глюкокортикоидным действием? Инсулин в высоких концентрациях может вызывать тот же…