Гуанілатціклазная система.

Особливості регуляції гуанілатциклази дозволяють їй здійснювати зв’язок між системами обміну цАМФ, кальцію, та окисно-відновної системою, NO індукує гуанілатціклазную систему.

Гуанілатциклазу: загальні відомості

Гуанілатциклазу бере участь у синтезі цГМФ, що є одним з важливих посередників внутрішньоклітинної передачі сигналів.

Особливості регуляції гуанілатциклази дозволяють їй здійснювати зв’язок між системами обміну цАМФ, кальцію, та окисно-відновної системою.

На відміну від аденілатциклази, яка локалізована в плазматичній мембрані, гуанілатциклазу, що синтезує цГМФ з ГТФ, знаходиться як в мембранозв’язаних, так і в розчинній стані. Співвідношення цих двох форм ферменту в різних тканинах різні. Так, наприклад, 90% активності гуанілатциклази клітин тонкого кишечника виявляється в мембранної фракції, а 10% – в цитозолі. У легенях та печінці лише 20% активності гуанілатциклази знаходиться в мембранах, а 80% – в цитозолі.

Молекулярні ваги розчинної і пов’язаної з мембранами гуанілатциклази різні. Крім того, дві форми ферменту розрізняються кінетично: у розчинної форми залежність активності від концентрації ГТФ підпорядковується нормальної кінетиці Міхаеліса – Ментен, а у мембранній – характеризується позитивною кооператівностью.В той же час показано, що деякі позаклітинні регулятори можуть впливати на перерозподіл гуанілтціклази між мембранами і цітоплазмой.Поскольку відщеплення від мембран, як правило, активує фермент, вплив на компартментализацию гуанілатциклази може бути важливим регуляторним фактором, що змінює зміст цГМФ в клітині.

Гуанілатциклазу вдається виявити в різних субклітинних структурах, наприклад в ретельно очищених ядрах печінки і матки. Зміна функціонального стану тканини також впливає на внутрішньоклітинну локалізацію гуанілатциклази. При регенерації печінки відзначається 2-3 – кратне підвищення активності ферменту в мембранах, в тому числі і ядерних.

Активність гуанілатциклази в різних тканинах не перевищує 1-2 пмоль мг / білка за 1 хв. Це пояснюється, по-видимому, украй низьким вмістом ферменту. Концентрація цГМФ в клітині також низька (у 4-10 разів нижче концентрації цАМФ) – близько 10-7 М. При активації синтезу або придушенні розпаду цГМФ концентрація цього нуклеотиду в клітці звичайно підвищується в 3-8 разів.

Гуанілатциклазу: регуляція

Вперше регуляцію гуанілатциклази нейромедіаторами описав Сазерленд. При інкубації тканин з ацетилхоліном в розчинах, що містять Са2 +, відбувалося швидке підвищення концентрації цГМФ. У відсутності Са2 + ефект ацетилхоліну зникав. На підставі цього був зроблений висновок, що ацетилхолін активує гуанілатциклазу і ця активація опосередковується входом Са2 + в клітину. Пізніше ця гіпотеза була експериментально доведена.

Слід, однак, відзначити, що цей механізм не є універсальним для всіх нейромедіаторів. Так, напрмер, серотонін може активізувати синтез цГМФ у гладких м’язах артерій людини, і цей процес протікає при відсутності Сa2 + в омиваючої середовищі.

Особливої ​​уваги заслуговує регуляція гуанілатциклази окислювально-відновними процесами. Відкриття цього механізму регуляції було зроблено при вивченні дії на фермент NaN3. Преінкубація гуанілатциклази з азидом призводить до 30-кратного прискорення синтезу цГМФ. Даний ефект відтворювався не на всіх тканинах.

З печінки був виділений білковий фактор, який надавав гуанілатциклази будь тканини чутливість до активізує дії азиду. Було виявлено, що цей чинник є піроксідазой, яка здатна перетворювати азид в окис азоту NO, яка активізує гуанілатциклазу. Так був відкритий механізм активуючого дії на фермент багатьох нітросполук (наприклад, нітропрусиду та ряду канцерогенів)

Роль окисно-відновних реакцій в регуляції синтезу цГМФ не обмежується нітросполуками. Гуанілатциклазу активується під дією кисню і перекису иодорода (H2О2).

Жирні кислоти і продукти їх перекисного окислення також активують гуанілатциклазу. Багато агенти, які стимулюють окислювальні процеси в мембрані, приводять до різкого підвищення концентрації цГМФ в клітині.

Активність гуанілатциклази в різних тканинах не перевищує 1-2 пмоль мг / білка за 1 хв. Це пояснюється, по-видимому, украй низьким вмістом ферменту. Концентрація цГМФ в клітині також низька (у 4-10 разів нижче концентрації цАМФ) – близько 10-7 М. При активації синтезу або придушенні розпаду цГМФ концентрація цього нуклеотиду в клітці звичайно підвищується в 3-8 разів.

NO індукує гуанілатціклазную систему

NO утворює лабільний комплексне з’єднання з гемовое простетичної групою гуанілатциклази, що змінює конформацію активного центру і приводить до включення синтезу cGMP [Butler ea 1995, Schmidt ea 1994].

Цей циклічний нуклеотид активує специфічну протеинкиназу (протеїнкіназа G) [Wang ea 1997, Бусигіна ea 1996].

Ефекторна система NO-cGMP бере участь у передачі судинорозширювального паракрінного сигналу, вихідного від ендотелію на навколишні гладком’язові волокна (рис. 6) [Butler ea 1995, Zhou ea 1996].

Під дією брадикініну, речовини Р, фактора агрегації тромбоцитів, ацетилхоліну, аденозину та інших вазоділятаторних агентів в ендотеліальних клітинах зростає рівень Са2 + і відбувається активація ecNOS.

Окис азоту дифундує до прилеглих гладким м’язам і викликає там послідовну активацію гуанілатциклази, протеїнкінази G і її субстрату – протеінфосфатази. Цей фермент дефосфорилюється одну з субодиниць К + Са мембранного каналу, що призводить до усіліенію калієвої провідності через плазматичну мембрану міоцитів. Внаслідок конформаційних змін, викликаних гіперполяризацією мембрани, знижується проникність кальцієвих каналів і падає рівень вільного Са2 + в клітинах. Остання подія викликає розслаблення міофібрил, що служить безпосередньою причиною зниження тонусу кровоносних судин [Schmidt ea 1994, Zhou ea 1996, Harnpl ea 1995].

Comments are closed.