21 июня 2011

АМФ и процессы фосфорилирования

Значительная роль отводится АМФ и процессам фосфорилирования в возникновении таких феноменов, как гетеросинаптическое облегчение и транссинаптическая индукция синтеза ферментов, участвующих в синтезе белков и обмене медиаторов в нейронах [Perumal A. S. et al., 1975]. Причем процессы фосфорилирования мембранных и рецепторных белков опосредованы активацией системы накопления внутриклеточного АМФ и сопровождаются облегчением синаптической передачи [Aleman V. et al., 1974; Bloom F. E., 1979].

Следует отметить, что синтез РНК и белков может регулироваться в нейронах путем изменения концентрации внутриклеточного калия, поскольку цАМФ повышает проницаемость мембраны для ионов К+. В эффектах циклических мононуклеотидов большая роль принадлежит ионам кальция, которые рядом авторов рассматриваются в качестве вторичного посредника, опосредующего эффекты нейромедиаторов и пептидных гормонов на мембрану нейронов. Действительно, ионы кальция регулируют активность практически всех ферментативных систем нервной клетки (протеинкиназы, фосфорилазы В, пируваткиназы, липаз и фосфолипаз, ферментов, участвующих в окислительновосстановительных процессах).

Они также активируют сократительные системы цитоплазматических и мембранных белков, изменяя конформацию тубулина, спектрина, актомиозина и тропомиозиновых белков, повышая таким образом проницаемость синаптической мембраны для ионов К+, снижая для ионов Na+ и регулируя высвобождение как белковопептидных гормонов, так и нейромедиаторов из пресинаптических окончаний. Но особенно велика роль ионов кальция в регуляции уровня циклических мононуклеотидов, которые, в свою очередь, изменяют метаболизм внутриклеточного кальция. В общем виде взаимоотношения ионов кальция с циклическими мононуклеотидами можно представить в следующем виде:

I. Циклические мононуклеотиды регулируют клеточный метаболизм кальция:

  • цАМФ и цГМФ усиливают высвобождение ионизированного Са++ из эндоплазматического ретикулума и, возможно, из митохондрий;
  • влияние цАМФ и цГМФ на мембранный транспорт Са++ в некоторых случаях включает обратимое фосфорилирование или дефосфорилирование мембранных белков и фосфолипидов.

II. Ионы кальция регулируют метаболизм циклических 3,5АМФ и ГМФ:

  • ионы Са++, присутствующие в цитоплазме, тормозят аденилатциклазу и в большинстве случаев гуанилатциклазу. Для активации этих ферментов нейромедиаторам и белковопептидным гормонам необходимы значительные количества внеклеточного Са++;
  • ионы Са++ активируют фосфодиэстеразу в большинстве тканей, в том числе и в ткани мозга.

III. Взаимодействие ионов Са++ с цАМФ и цГМФ на эффекторном участке мембраны:

  • контроль регуляции активности протеинкиназы и фосфопротеинфосфатазы, которые активируются циклическими мононуклеотидами.

IV. Не связанные с ионами Са++ эффекты цАМФ и цГМФ:

  • активация фосфорилирования белков;
  • регуляция мембранной проницаемости для воды и ионов;
  • регуляция фосфорилирования белков на рибосомах;
  • возможное влияние на синтез информационных макромолекул (ДНК и РНК).


«Нейрохимические и функциональные основы долговременной памяти»,
Ю.С. Бродкин, Ю.В. Зайцев

Читайте далее:



Нейромедиаторы или гормоны активируют или тормозят чувствительную к нему аденилатциклазу, регуляторная субъединпца которой располагается на постсинаптической мембране нейрона, что приводит к изменению уровня циклических мононуклеотидов. Вновь синтезированный мононуклеотид активирует зависимые от цАМФ или ГМФ протеинкиназы, которые присутствуют также в постсинаптической мембране. Данные ферменты катализируют фосфорилирование субстратного белка, в частности регуляторных белков адренергических и холинергических рецепторов,…

Частный случай стимулирующего влияния серотонина и норадреналина на активацию аденилатциклазы в ЦНС и ее связь с функциями синапса подробно рассмотрен в исследованиях J. Prince с соавт. (1973) и R. Rodnight (1975). В целом, возможные варианты активации аденилатциклазы представлены на рисунке. Рис. 8. Возможные пути активации аденилатциклазы и влияние цАМФ на регуляцию метаболических процессов в нейроне….

Первоначально сложилось представление, что изменения синтеза циклических нуклеотидов (или других вторичных посредников, в частности таких, как простагландины) в нейронах лежат в основе кратковременных пластических изменений их функций. В пользу этого свидетельствовали факты, говорящие о том, что ингибиторы синтеза белка не влияли на спонтанную или вызванную активность идентифицированных нейронов апплизии, их поеттетаническое облегчение и синаптическую эффективность…

Известно, что все процессы ферментативного катализа в любой клетке находятся под постоянным контролем электростатического потенциала, генерируемого клеточной системой. Следовательно, его изменения, например, под влиянием синаптических воздействий будут изменять обмен веществ в клетке, влияя на внешние факторы (ионная сила, рН среды, температура), либо внутренние компоненты (специфические ферменты, мембранные белки) клеточной системы. Частный случай представляет рассмотрение водорастворимого…

Чрезвычайный интерес представляют эксперименты D. Kobiler et al. (1976) с однократным введением крысам гетероиммунных антител к белкам синаптических мембран. В этих условиях, независимо от характера задачи (условное избегание электроболевого раздражения при попытке попить, пассивное избегание сходного раздражителя в камере Скиннера с платформой, обучение зрительным дифференцировкам), нарушалось лишь хранение навыков без изменения способности животных к их…