Киназы в регуляции

Более важную роль в регуляции играют, однако, факторы, определяемые стимулирующим действием гормонов и нервной системы. Если концентрация адреналина в крови повышается, то этот гормон начинает связываться с рецепторами на поверхности клеточных мембран, активируя образование циклического АМР (гл. 7, разд. Д, 8). Аналогично в печени рецепторы глюкагона связывают этот гормон и стимулируют образование циклического АМР. Циклический АМР в свою очередь активирует протеинкиназы, которые модифицируют различные белки, в том числе киназу фосфорилазы (Ei на рис. 11-10), а также гликоген-синтетазу. В покоящейся мышце киназа фосфорилазы находится в неактивной форме, и фосфорилирование протеинкиназой переводит ее в [c.507]

Третий тип —кальциевая регуляция, основанная на аллостерическом активировании киназы фосфорилазы Ь ионами Са , концентрация которых повышается при мышечном сокращении, способствуя тем самым образованию активной фосфорилазы а. [c.293]

Известно несколько типов протеинкиназ, активируемых различными эффекторами. Субстраты протеинкиназ —огромное количество белков, фосфорилирование которых приводит к изменению их активности. Более того, обнаружены протеинфосфатазы, которые, осуществляя гидролиз фосфатной группы, возвращают белковую молекулу в исходное состояние. Во многих случаях мишенью действия киназ являются другие киназы, которые фосфорилируют фосфатазы, в свою очередь регулируя их функцию. Таким образом, регуляция метаболизма имеет каскадный характер. [c.318]

Лимитирующей стадией процесса трансляции является ее инициация. Наиболее подробно описан процесс изменения скорости инициации трансляции в результате фосфорилирования фактора инициации №2. Реакция катализируется ферментом 1р2-киназой, причем присоединение фосфатной группы инактивирует фактор инициации. Этот феномен был изучен на примере синтеза гемоглобина в ретикулоцитах. Сначала было установлено, что глобин синтезируется только в присутствии гема. Затем была выстроена вся система регуляции синтеза глобина. Оказалось, что активация ХР -киназы происходит за счет ее фосфорилирования цАМФ-зависимой протеинкиназой. Взаимодействие этой протеинкиназы с цАМФ и ее активацию блокирует гем, выполняя тем самым негативный контроль синтеза гемоглобина. [c.475]

Пролин - аллостерический ингибитор киназы - осуществляет регуляцию по типу обратной связи. [c.118]

Нервные и гормональные сигналы могут усиливать, ослаблять или видоизменять эффекты друг друга. Примером одновременного и согласованного регуляторного их влияния может служить изменение активности фермента киназы фосфорилазы, стимулирующей распад гликогена (гликогенолиз). Как видно из рис. 105, этот фермент активируется ионами Са , которые поступают в клетки мышц и печени при воздействии нервного импульса или цАМФ, образующегося при участии гормона адреналина. При одновременном их влиянии фермент становится высокоактивным. Таким образом осуществляется тонкая регуляция основного механизма энергообразования при интенсивной мышечной деятельности в соответствии с потребностями в энергии. [c.280]

Рис. 11-24. Сокращение гладкой мышцы активируется в присутствии Са с помощью киназы легких цепей миозина фосфорилирующей определенный участок одного из двух типов легких цепей в миозине Регуляция немышечного миозина осуществляется таким же образом (см. рис. 11-25).

Рис. 12-31. Сильно схематизированное изображение четырех субъединиц киназы фосфорилазы из мышц млекопитающих Каталитической активностью обладает у-субъединица а- и Р-субъединицы участвуют в регуляции этой активности циклическим АМР, а 5-субъединица (кальмодулин)-в ее регуляции ионами Са В действительности полный ферментный комплекс содержит по четыре копии каждой субъединицы.

Регуляция активности протеинкиназы А осуществляется несколькими путями. Так, во многих тканях, в том числе и нервной, обнаружен низкомолекулярный термостабильный ингибитор киназы. Ингибитор связывается со свободной К-субъеди-ницей и угнетает ее ферментативную активность. Вероятно, физиологическая роль ингибитора состоит в блокаде фосфорилирующей активности при базальном , т е. нестимулируемом уровне цАМФ. В мозге наблюдается изменение концентрации ингибитора в ответ на некоторые гормональные сигналы, что может иметь определенное значение в долговременной регуляции активности А-киназы. Регуляция активности киназы II типа осуществляется также аутофосфорилированием ее Р-субъединицы это ведет к повышению активности фермента, что обусловлено [c.340]

Молекула киназы фосфорилазы состоит из субъединиц четырех типов ар б. Молекулярная масса фермента — 1,3-10 Да — отвечает формуле (аРуб)4- Киназа фосфорилазы играет, как показано, ключевую роль в регуляции обмена гликогена и в сопряжении гликогенолиза и мышечного сокращения. В скелетной мускулатуре она существует в двух молекулярных формах нефосфорилированной ( неактивированная ) и фосфорилированной ( активированная ). Первая активна лищь при pH 8,2, вторая — при pH 6,8 и 8,2. При активации фермента отнощение активностей, измеренных при pH 6,8/8,2, возрастает от 0,05 до 0,9—1,0. Активация киназы достигается фосфорилированием а- и р-субъединиц, которое катализирует цАМФ-зависимая протеинкиназа. Каталитическую роль выполняет -субъединица б-субъединица идентична a +- вязывaющeмy белку — кальмодулину. Ферментативная активность киназы фосфорилазы полностью зависит от ионов На р-субъединице фермента имеется регуляторный центр, обладающий высоким сродством к АДФ. Константа Михаэлиса для АТФ равна [c.223]

Вопрос о связи между действием фосфофруктокиназы и фруктозо-1,6-дифосфатазы [уравнение (11-19), стадия г рис. 11-11] остается нерешенным. Фруктозо-6-фосфат фосфорилируется и дает фруктозодифосфат, который в свою очередь гидролизуется, вновь превращаясь в фруктозо-6-фосфат. В результате получается бесполезный цикл (часто называемый бессмысленным циклом или субстратным циклом), который по существу ничем не завершается, кроме расщепления АТР до ADP и Р (АТРазная активность). Циклы этого типа часто встречаются в метаболизме, однако обычно они не приводят к гибельно быстрой потере АТР из-за четкого контроля метаболических процессов. В принципе в данный момент времени полностью активируются только один из двух ферментов, катализирующих стадию г [уравнение (11-19)]. В зависимости от метаболического состояния клетки может активно протекать процесс распада при небольшом биосинтезе или активный процесс биосинтеза при слабом распаде. Некоторые из механизмов контроля показаны на рис. 11-11. Содержание АТР и АМР играет при этом наиболее важную роль—низкая концентрация АМР включает киназу и выключает фосфатазу. У разных видов ингибирующее действие по типу обратной связи может оказывать АТР, РЕР или цитрат. Не исключено, что в будущем будут обнаружены новые механизмы регуляции фруктозо-1,6-дифосфатазой. [c.513]

Ионам Са принадлежит центральная роль в регуляции многих клеточных функций. Изменение концентрации внутриклеточного свободного Са является сигналом для активации или ингибирования ферментов, которые в свою очередь регулируют метаболизм, сократительную и секреторную активность, адгезию и клеточный рост. Источники Са могут быть внутри- и внеклеточными. В норме концентрация Са в цитозоле не превышает 10 М, и основными источниками его являются эндоплазмати-ческий ретикулум и митохондрии. Нейрогормональные сигналы приводят к резкому повышению концентрации Са (до 10 М), поступающего как извне через плазматическую мембрану (точнее, через потенциалзависимые и рецепторзависимые кальциевые каналы), так и из внутриклеточных источников. Одним из важнейших механизмов проведения гормонального сигнала в кальций—мессенджерной системе является запуск клеточных реакций (ответов) путем активирования специфической Са -кальмодулин-зависимой протеинкиназы. Регуляторной субъединицей этого фермента оказался Са -связывающий белок кальмодулин (мол. масса 17000). При повышении концентрации Са в клетке в ответ на поступающие сигналы специфическая протеинкиназа катализирует фосфорилирование множества внутриклеточных ферментов —мишеней, регулируя тем самым их активность. Показано, что в состав киназы фосфорилазы Ь, активируемой ионами Са , как и КО-синтазы, входит кальмодулин в качестве субъединицы. Кальмодулин является частью множества других Са -свя-зывающих белков. При повышении концентрации кальция связывание Са с кальмодулином сопровождается конформационными его изменениями, и в этой Са -связанной форме кальмодулин модулирует активность множества внутриклеточных белков (отсюда его название). [c.296]

Сборка тубулина ингибируется ионами кальция при участии кальмодулина. Далее, кальмодулин играет специфическую роль при регуляции секреции нейромедиатора из нервного окончания— это также Са2+-зависимый процесс (гл. 8). Очень высокая концентрация кальмодулина в мозге (10 мкмоль/л), а также необычно высокая консервативность аминокислотной последовательности при эволюции указывают на значимость этого белка. Кроме участия в функционировании нейронов, кальмодулин работает как медиатор кальциевой регуляции аденилатциклазы, фосфодиэстеразы, фосфорилазы, киназы и фосфорилирования многочисленных мембранных белков. [c.314]

Катализируется эта реакция ферментом киназой фосфорютазы Ь, который также существует как в активной, так и неактивной формах. Активация киназы фосфорилазы Ь происходит подобно активации фосфорилазы, т. е. путем ее фосфорилирования, которое катализируется цАМФ-зависимой протеинкиназой (гл. 13). Важная роль в активации киназы фосфорилазы принадлежит также Са " -кальмодулину — белку, участвующему в регуляции активности многих киназ (гл. 13). Активация протеинкиназы при участии цАМФ, который, в свою очередь, образуется из АТФ в реакции катализируемой аденилатциклазой, стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания этих гормонов приводит в результате каскадной цепи реакций к превращению фосфорилазы Ь в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата из запасного полисахарида гликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу Ь катализируется ферментом протеинфосфатазой. На рис. 18.6 приведен каскадный механизм мобилизации гликогена. Активация первого фрагмента каскада — аденилатциклазы — в конечном счете активирует распад гликогена и одновременно ингибирует фермент его синтеза — гликогенсинтазу (гл. 20). Следовательно, фосфорилирование гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы приводит к противоположным изменениям их активности гликогенсинтаза ингибируется, а гликогенфосфорилаза активируется, что вызывает повышение содержания глюкозы в мышцах, печени и крови, т. е. происходит быстрое включение реакций, поставляющих энергию. [c.251]

Рис. 9 22. Регуляция активности гликогенфосфорилазы путем ее ковалентной модификации. В активной форме фермента (фосфорилаза а) специфические остатки серина (по одному в каждой субъединице) фосфорилированы. В результате ферментативного отщепления фосфатных групп, катализируемого фосфатазой фосфорилазы, фосфорилаза а переходит в относительно неактивную фосфорилазу Ь. Фосфорилаза Ь может реактивироваться и превратиться в фосфорилазу а под действием киназы фосфорилазы, катализирующей фосфорилирование гидроксильных групп серина за счет АТР.

Рис. 15-14. Регуляция активности гликогенфосфорилазы. Молекула этого фермента состоит из двух субъединиц. В каждой из них имеется важный для каталитической активности остаток серина. По гидроксильной группе этого остатка серина обе субъединицы фермента фосфорилируются под действием киназы фосфорилазы, в результате чего образуется фосфорилаза а. Эта реакция стимулируется ионами Дефосфорилирование фосфори-

Регуляция ионами Са + осуществляется прямой активацией киназы фосфорилазы Ь без начального этапа, протекающего с участием протеинкиназы. В мышце лягушки ионы a + вызывают полное превращение фосфорилазы Ь в фосфорллазу а при- [c.46]

Рис. 12.5. Регуляция активности гликогенфоофорилазы млекопитающих. АС — аденилатциклаза (КФ 4.6.Ы) R и С—регуляторная и каталитическая субъединицы протеинкиназы (КФ 2.7.1.37) PhK — киназа фосфорилазы (КФ 2.7.1.38) GP — гликогенфоофорилаза (КФ 2.4.1.1). Другие сокращения сА= = циклический АМР, GLy — гликоген, G-1-P — глюкозо-1-фосфат. Катализируемые ферментами этапы пронумерованы цифрами 1—4.

Ранние этапы процесса, представленные на рис. 12.5 (этапы 1 и 2), по-видимому, являются общими при регуляции более чем одной метаболической цепи. Было показано, что изолированная протеинкиназа способна фосфорилировать разные гистоны, рибосомные белки, белки мембран и органелл, а также другие ферменты, такие как триацилглицероллипаза и глико-генсинтаза [4971]. Присутствует ли в одной ткани несколько протеинкиназ, или отдельные киназы проявляют широкую специфичность — неясно. Действие регуляторной субъединицы (R), являющейся ингибитором реакций фосфорилирования ряда субстратов, может быть усилено другим белком (I), который иг-)ает роль в определении субстратной специфичности киназы 4017]. [c.124]

Независимо от того, участвует ли РНК в регуляции экспрессии генов в естественных условиях, но в искусственно созданных системах она может быть использована для этой цели. Если ген ориентирован противоположным образом относительно промотора, то может транскрибироваться имеющая противоположное направление цепь РНК. При введении в клетки имеющего противоположную ориентацию гена тимидин-киназы он ингибирует синтез этого фермента. Мы не знаем механизма ингибирования противоположно направленная РНК может препятствовать транскрипции нормального гена, процессингу его РНК-продукта или трансляции мРНК. [c.340]

Кальций-зависимый регуляторный белок назван кальмодулином его мол. масса 17000, по структуре и функции он гомологичен мышечному белку тропо-нину С. Кальмодулин содержит четыре участка связывания Са +. Связывание Са + по всем четырем участкам ведет к заметному изменению конформации белка больщая часть молекулы приобретает структуру а-спирали. Эти конформационные переходы определяют, видимо, способность кальмодулина активировать или инактивировать определенные ферменты. Взаимодействие ионов кальция с кальмодулином (и соответствующее изменение активности последнего) в принципе сходно с процессом связывания сАМР с протеинкиназой, обеспечивающим активацию этого фермента. Кальмодулин часто оказывается одной из многочисленных субъединиц сложных белков и, как правило, участвует в регуляции активности различных киназ, а также ферментов синтеза и распада циклических нуклеотидов. Список некоторых ферментов, прямо или косвенно (по-видимому, через кальмодулин) регулируемых Са +, приведен в табл. 44.5. [c.167]

ПО Т-трубочкам, саркоплазматический ретикулум выбрасывает в цитозоль большие количества ионов Са , что посредством вспомогательных мышечных белков поддерживает нужное расположение активных миозиновых филаментов и тем самым инициирует сокращение мио-фибрилл. В гладких мышцах изменение концентрации ионов Са +, помимо влияния гормонов, определяется также Са-связывающим белком -кальмодулином. В комплексе с Са + он активирует киназу легких цепей миозина. Образовавшийся тройной комплекс индуцирует каскад реакций сокращения мышц (рис. 1.36). Сигнал от мембраны мышечной клетки через Т-трубочки и саркоплазматический ретикулум доходит до саркомеры за несколько миллисекунд, поэтому все миофибриллы мышечной клетки сокращаются практически одновременно. Связь мышечного сокращения с изменениями концентрации Са " обусловлена функциями вспомогательных белков тропомиозина и тропонина, ассоциированных с актиновыми филаментами (рис. 1.32). Они участвуют в регуляции мышечного сокращения ионами Са + и тем самым делают АТРазную активность миозина чувствительной к концентрации этих ионов. [c.129]

В мышечных клетках. Киназа фосфорилазы состоит из четырех различных субъединиц, но только одна из них катализирует реакцию фосфорилирования остальные три играют регуляторную роль и позволяют ферментному комплексу активироваться как циклическим АМР, так и ионами Са . Субъединицы обозначают буквами а, р, у и 8, и ( )ерментный комплекс содержит по четьфе копии каждой из них. Каталитическая активность присуща у-субъединице. 5-Субъединица-это Са -связывающий белок кальмодулин (разд. 13.4.5). Субъединицы а и Р служат для регуляции с помощью сАМР, обе они фосфорилируются сАМР-зависимой протеинкиназой (рис. 13-31). [c.274]

К белкам, регулируемым кальмодулином при участии Са (таких белков становится известно все больше), относятся некоторые фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов и аденилатциклаза, а также мембранные Са -АТРазы, киназа фосфорилазы и киназа легких цепей миозина мьпиечных и немьпиечных клеток. Типичная животная клетка содержит более 10 молекул кальмодулина, что составляет до 1% суммарного клеточного белка. Некоторое количество кальмодулина связано с митотическим веретеном, пучками актиновых филаментов и промежуточными филаментами толщиной 10 нм таким образом, возможно, что этот белок участвует в регуляции активности структур цитоскелета. [c.276]

Еще один способ контролирования эффекта— регуляция процесса дефосфорилирования белков. Фосфопротеинфосфатазы сами по себе служат объектом регуляции посредством как фосфорилирова-ния-дефосфорилирования, так и воздействия различных веществ. Больше всего накоплено сведений о роли фосфатазы в регуляции обмена гликогена в мышцах. В этой ткани обнаружено два типа фосфопро-теинфосфатаз. Тип I дефосфорилирует преимущественно Р-субъединицу киназы фосфорилазы, тогда как тип II — а-субъединицу. Активность фосфатазы [c.166]

Смотреть страницы где упоминается термин Киназы в регуляции: [c.32] [c.622] [c.425] [c.426] [c.453] [c.607] [c.150] [c.230] [c.232] [c.17] [c.380] [c.150] [c.230] [c.232] [c.399] [c.376] [c.21] [c.71] [c.77] [c.112] [c.166] [c.198] [c.198]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология