Циклическая фосфодиэстераза

РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФОСФОДИЭСТЕРАЗЫ ЦИКЛИЧЕСКИХ 5 [c.377]

Цель работы — изучение регуляции фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов из мозга крупного рогатого скота при действии кальмодулина. [c.379]

Теперь мы обратимся к краткому рассмотрению того, как описанные фотохимические изменения превраш,аются в электрический импульс, который стимулирует мозг. Существуют доказательства, что одиночный квант света может вызвать раздражение палочки сетчатки. Однако поглощение одного кванта еще не создает эффекта зрения. Для этого требуется попадание нескольких квантов (согласно разумной оценке, от двух до шести квантов) в одну и ту же палочку в течение относительно короткого временного промежутка. Но даже в этом случае процесс весьма эффективен, а энергия конечной реакции существенно превосходит энергию, поглощенную зрительным пигментом. Поглощение света инициирует цепь реакций, черпающих энергию из метаболизма. Тем самым зрительное возбуждение является результатом усиления светового сигнала, попадающего в сетчатку. Фоторецептор служит биологическим эквивалентом фотоумножителя, который преобразует кванты света в электрический сигнал с большим усилением и низким шумом (см. гл. 7). И фоторецептор, и фотоумножитель достигают большого коэффициента усиления с помощью каскада стадий усиления. Зрительные пигменты представляют собой интегральные мембранные белки, которые находятся в плазме и мембранах дисков внешнего сегмента фоторецептора. Фотоизомеризация ретиналя вызывает серию конформационных изменений в связанном с ним белке и тем самым образует или раскрывает ферментативный активный центр. Следует каскад ферментативных реакций, которые в конце концов дают нервный импульс. Электрический ответ начинается с кратковременной гиперполяризации, вызванной закрытием нескольких сотен натриевых каналов в плазматической мембране. Таким способом молекулы-посредники (мессенджеры) передают информацию от диска рецептора к мембране плазмы. Вероятным кандидатом на роль мессенджера является богатый энергией циклический фосфат цГМФ (гуанозин-3, 5 -цикломонофосфат), возможно, в сочетании с ионами Са +. Было показано, что катионная проводимость плазматических мембран палочек и колбочек прямо контролируется цГМФ. Таким образом светоиндуцированные структурные изменения диска активируют механизм преобразования, который сам генерирует потенциал, распространяющийся по плазматической мембране. В настоящее время детали механизмов преобразования и усиления продолжают исследоваться. Была предложена схема, основной упор в которой делается на центральную роль фосфодиэстеразы в процессе контроля за кон- [c.241]

ФОСФОДИЭСТЕРАЗЫ циклических 3, 5 -нукле- [c.139]

Фосфодиэстераза инактивирует циклический аденозинмонофосфат [c.793]

ВЫХ нуклеозид-З -фосфатов легко расщепляются до нуклеозид-З -фосфатов XI, а соответствующие производные нуклеозид-2 -фосфа-тов не затрагиваются ферментом. Следовательно, в РНК — природном субстрате панкреатической рибонуклеазы — также существует 3 —б -фосфодиэфирная связь Такой вывод был подтвержден далее выделением нуклеозид-З -фосфатов при расщеплении РНК под действием фосфодиэстеразы селезенки, причем при этой реакции промежуточного образования циклического фосфата XII не происходит и миграция фосфорильной группы исключена [c.43]

Наличие 2 -0Н-группы у рибонуклеотидов значительно усиливает чувствительность 5 -эфирной связи к щелочам, так как способствует образованию циклического 2 -,3 -фосфата, сопряженному с разрывом 5 -связи. Нуклеиновые кислоты часто символически изображают в таком виде, как это представлено на фиг. 19, где показано действие щелочи и фосфодиэстеразы змеиного яда на поли-рибонуклеотид. Щелочной гидролиз РНК заканчивается образованием смеси 2 - и З -нуклеотидов. Под действием [c.93]

Идентификация циклического АМР привела к изучению ферментов, участвующих в его синтезе и разрушении. Чтобы сАМР мог служить внутриклеточным посредником, его концентрация в клетке (обычно < 10 М) должна быть подвержена быстрым изменениям в ту и другую сторону под действием определенных внеклеточных сигналов (при гормональной стимуляции она может за несколько секунд увеличиться в 5 раз). Как мы увидим (разд. 12.4.7), для этого быстрый синтез молекул должен уравновешиваться быстрым их расщеплением или удалением. Циклический АМР синтезируется из АТР ферментом аденилатциклазой, связанным с плазматической мембраной клетки, но быстро расщепляется одним или несколькими ферментами - сАМР-фосфодиэстеразами, которые гидролизуют его до аденозин-5 -монофосфата (5 -АМР) (рис. 12-15). [c.356]

Ряд других ферментов, катализирующих гидролиз фосфоэфиров, также имеет важное биологическое значение. В их число входят циклические пуриновые фосфодиэстеразы (в настоящее время немногое известно о химических механизмах действия их актив- [c.130]

Высокая скорость реакции гидролиза циклических нуклеотидов возможна только в присутствии миллимолярных концентраций Mg +. Вытеснение ионов M.g + другими двухвалентными ионами, в том числе Са +, снижает скорость ферментативной реакции. Длительное время фермент считали гомодимером с м. м.—120 000—130 000 Да, по данным гель-фильтрации. Последними исследованиями показана возможность существования молекулы фосфодиэстеразы в виде двух неидентичных субъединиц с небольшой разницей м. м. 3000—4000 Да. [c.378]

Хорошо известно, что при увеличении интенсивности света, падающего на сетчатку, ее чувствительность быстро уменьшается. Это может быть обусловлено фосфорилированием какого-то участка молекулы родопсина опсинкиназой, которая специфически действует на выцветший родопсин. По-видимому, фосфорилированный родопсин менее проницаем для Са +, чем нормальный [147]. Кроме того, выцветание родопсина вызывает активацию фосфодиэстеразы, которая особенно эффективно гидролизует циклический (5МР [148]. Таким образом, действие света может вызвать многочисленные вторичные изменения, связанные со снижением концентрации сОМР. [c.67]

Имеются данные, свидетельствующие о прямом действии трииодтиронина на транскрипцию генов [127]. Наблюдалось связывание этого гормона с одним из ядерных белков [127а] он связывается также другими клеточными компонентами [127Ь]. Важное значение имеет способность трииодтиронина стимулировать мобилизацию жиров из жировой ткани. Высказывалось мнение, что этот эффект обусловлен ингибирующим действием гормонов щитовидной железы на связанную с мембраной фосфодиэстеразу циклического АМР [уравнение (7-25)] [128]. [c.147]

Этот фермент катализирует превращение АТР в циклический АМР (циклический аденозинмонофосфат, или сАМР). Химические аспекты этой реакции обсуждаются в гл. 7, разд. Д, 8. Циклический АМР иногда называют вторым посредником ( se ond messenger ), поскольку он переносит сообщение (message), доставленное клетке первым посредником (гормоном). Циклический АМР быстро гидролизуется до АМР фосфодиэстеразой (стадия б на схеме см. также гл. 7, разд. Д, 8). Однако пока сАМР существует, он действует как аллостерический эффектор по отношению к протеинкиназам (стадия в на схеме), которые катализируют такие реакции модификации, как фосфорилирование гликогенсинтетазы (см. предыдущий раздел, а также гл. 11, разд. Е, 3). [c.70]

Растворение артериальных бляшек (детергирующве действие на комплекс холестерина, АК-Ма удаляет Са из бляшек) Осуществляется через циклический АМФ, высокий уровень которого поддерживается за счет ингибирования аскорбатом активности циклической АМФ-фосфодиэстеразы [c.278]

Уникальные свойства аденилатциклазы [85] и родственной ей гуанил-атциклазы [86] уже рассматривались в предыдущих главах (гл. 5, разд. В,5 гл. 6, разд. Е,5). С кинетической точки зрения молекула циклического АМР исключительно стабильна, однако с точки зрения термодинамики (в отношении возможности гидролиза этого соединения) она нестабильна. Специфическая фосфодиэстераза катализирует расщепление сАМР с образованием 5 -адениловой кислоты [АМР стадия б в уравнении (7-25)]. Две последовательные реакции в уравнении (7-25) обеспечивают образование и разрушение сАМР. Следует обратить внимание на сходство этой последовательности реакций с двумя стадиями реакции (7-19), катализируемой рибонуклеазой. [c.131]

Характерной особенностью регуляторных механизмов, зависимых от обратимой модификации белков, является существование специальных ферментов, возвращающих модифицированные белки в их исходное состояние покоя циклический АМР гидролизуется фосфодиэстеразой до АМР, а все образующиеся фосфорилированные белки подвергаются гидролизу под действием фосфопротеинфосфатазы, в результате которого происходит удаление фосфатных групп [50]. Эти релаксационные реакции обозначены на рис. 11-10 пунктирными линиями. Действие фосфатаз также, несомненно, подвержено регуляции, однако о соответствующих механизмах нам мало что известно. Инсулин же при его введении в организм крыс, больных диабетом, стимулирует, вероятно, непрямым путем быстрое превращение неактивной формы (D-формы) гликогенсинтетазы печени в активную (1-форму) [51]. [c.509]

Наиболее изученным является аденилатциклазный путь передачи гормонального сигнала. В нем задействовано мимимум пять хорошо изученных белков 1) рецептор гормона 2) фермент аденилатциклаза, выполняющая функцию синтеза циклического АМФ (цАМФ) 3) G-белок, осуществляющий связь между аденилатциклазой и рецептором 4) цАМФ-зависимая протеинкиназа, катализирующая фосфорилирование внутриклеточных ферментов или белков-мишеней, соответственно изменяя их активность 5) фосфодиэстераза, которая вызывает распад цАМФ и тем самым прекращает (обрывает) действие сигнала (рис. 8.5). [c.290]

Физиологическая регуляция происходит не только путем синтеза и циркуляции активных соединений и химических мессенд--жеров. Она должна осуществляться также возможностью инактивации циркулирующих сигналов. На уровне циклического нуклеотида сАМР гидролизуется с помощью фосфодиэстеразы до 5 -АМР. На уровне фосфорилированных белков фосфопро-теинфосфатазы гарантируют обратимость белкового фосфорилирования. [c.276]

Наружный сегмент, где происходят ключевые события, представляет собой цилиндр, одетый плазматической мембраной и содержащий около тысячи дисков, плотно упакованных в виде стопки. Каждый диск-это замкнутый плоский мещочек, образованный мембраной, в которой находятся светочувствительные молекулы родмкмша плотность упаковки этих молекул составляет примерно 10 на 1 мкм . Молекула родопсина состоит из трансмембранного полипептида опсшга и простетической группы-11-цис-ретиналя, который и поглощает свет. При поглощении фотона 11-1(ис-ретиналь изомеризуется в полностью-шранс-ретиналь, который затем отделяется от опсина в результате опсин изменяет свою конформацию, и это каким-то образом приводит к закрытию натриевых каналов плазматической мембраны. Можно думать, что в цитоплазме наружного сегмента существует второй посредник , связывающий эти два пространственно разобщенных события. Хотя природа второго посредника достоверно не установлена, есть данные в пользу того, что эту функцию выполняют ионы Са . Очевидно, свет вызывает высвобождение их из дисков в цитоплазму, и повыщение цитоплазматического уровня Са ведет к закрытию натриевых каналов. В то же время конформационные изменения родопсина инициируют каскад ферментативных реакций, приводящих к снижению концентрации циклического GMP в цитоплазме в результате повыщения активности фермента фосфодиэстеразы, разрушающего циклический GMP. Какую роль играет изменение уровня циклического GMP, пока не ясно. [c.124]

Действие рибонуклеазы направлено в основном на разрыв связи, соединяющей фосфатный остаток при С-3 в пиримидиннуклео-тиде с С-5 следующего нуклеотида. Поэтому рибонуклеазу можно рассматривать как высокоспецифическую фосфодиэстеразу, гидролизующую только вторичные фосфорные группы пиримидин-нуклеозид-З -фосфатов. В соответствии с этим фермент может также гидролизовать циклические 2, 3 -вторичные фосфаты пиримиди-н жлеозидов. [c.85]

Фермент рибонуклеаза из поджелудочной н<елезы быка — хорошо охарактеризованный белок, полная структура которого теперь уже известна (см. стр. 94)— расщепляет нолинуклеотидную цепь аналогичным способом. Этот фермент представляет собой эндонуклеазу, т. е. он атакует внутри-нуклеотидные связи. При этом для действия его необходимо, чтобы фосфатная группа, участвующая в образовании чувствительной к расщеплению Р — 0-связи, была присоединена в положении 3 пиримидинового нуклеозида. Первая стадия расщепления, т. е. образование циклических фосфатов из полинуклеотидов, по-видимому, обратима. Того же типа расщепление (по положению Ь) вызывают фосфодиэстеразы, выделенные из различных источников растительного происхождения (например, из растений гороха, табака или райграса). Все эти фосфодиэстеразы относительно неспецифичны в том смысле, что для их действия безразлична природа оснований, входящих в состав чувствительных нуклеотидов. Известен, однако, фермент, выделенный из Ba illus subtilis, который, по-видимому, обладает специфичностью, дополняющей специфичность панкреатического фермента (т. е. рибонуклеазы, выделенной из поджелудочной железы). Он катализирует по преимуществу гидролитическое отщепление остатков, соседних с З -пурино-выми остатками. Еще более высокой специфичностью обладают ферменты, выделенные из неочищенных препаратов такадиастазы. Один из них — рибонуклеаза Т1 — катализирует расщепление только тех межнуклеотидных связей, в образовании которых участвуют З -гуаниловые нуклеотиды, а второй — рибонуклеаза Т2 — расщепляет только связи, образованные с участием З -адениловых нуклеотидов. [c.129]

Вопрос о действии циклического нуклеотида на перемещения Na" " и К + в изолированных фракциях НС, т. е. через мембраны дисков, был недавно изучен в нашей лаборатории Думлер. Ею показано, что добавление циклической АМФ в среду инкубации стимулировало выход Na" из изолированных НС и не отражалось на выходе К (рис. 7). Эффект стимулирования проявлялся при добавлении относительно небольших концентраций нуклеотида (0.2 мМ) и не зависел от наличия в пробах ингибитора фосфодиэстеразы — теофиллина. [c.105]

Механизм регуляторного действия Са на внутриклеточном уровне в настоя-ш ее время активно изучается. Взаимодействуя с кальмодулином, Са может действовать на систему циклических нуклеотидов, активируя фосфодиэстеразу и понижая концентрацию цАМФ. Тем самым Са влияет на цАМФ-зависимое фосфорилирование канальных белков и функциональное состояние канала. Суш ествуют данные, что Са2 -зависимая активация аденилатциклазы, другого основного фермента системы циклических нуклеотидов, представляет важное звено в механизме мембранной рецепции рецепторы, взаимодействуя с соответствуюш им медиатором, вызывают поступление Са + в цитоплазму и, как следствие, повышение внутриклеточного уровня цАМФ. [c.150]

Фермент сАМР-фосфодиэстераза (ФДЭ) превращает циклический нуклеотид сАМР в 5 -АМР. Измеряли активность ФДЭ у мутантных линий плодовой мушки Drosophila, гетерозиготных по некоторым концевым нехваткам (см. рис. 5.19), и сравнивали с ферментативной активностью, характерной для нормальных особей. В таблице приведены данные, отражающие отношение активностей у дефектных особей к активности в норме. [c.33]

La -penpe op служит типичным примером белка-негативного регулятора, при действии которого подавляется экспрессия контролируемых им генов. Действие репрессора в свою очередь контролируется низкомолекулярными эффекторами-в данном случае аллолактозой. В действительности /ас-оперон находится также под контролем белка-позитивного регулятора, вовлеченного одновременно в регуляцию целого ряда различных катаболитных систем Е. соН. Действие этого позитивного регулятора опосредованно контролируется оптимальным источником углерода-глюкозой. Глюкоза ингибирует транскрипцию генов /ас-оперона даже в присутствии лактозы, причем в штаммах I и O " в той же степени, что и в диких штаммах. Это означает, что действие глюкозы не влияет непосредственно на взаимодействие репрессора и оператора. Действие глюкозы реализуется через посредника, в роли которого выступает циклический АМР (с АМР). Содержание сАМР внутри клетки контролируется с помощью двух уравновешивающих друг друга процессов-синтеза при участии аденилатциклазы и деградации под действием фосфодиэстеразы (рис. 15.12). В отсутствие глюкозы наблюдается высокий, а в ее присутствии-низкий уровень с АМР в клетке. Механизм, благодаря которому содержание глюкозы в клетке контролирует уровень сАМР, неизвестен. Тем не менее не вызывает сомнений, что сАМР служит в качестве эффектора, отражающего этот аспект клеточного метаболизма. [c.181]

Третьим типом рецепторных внутриклеточных белков, с которыми взаимодействует цГМФ, являются цГМФ-регулируемые фосфодиэстеразы. Изменение активности этих ферментов вызывает изменение внутриклеточной концентрации циклических нуклеотидов, что приводит к фосфорилированию или дефосфорилированию белков и другим клеточным процессам. Выделяют два основных типа цГМФ- [c.78]

Са /фосфолипид-зависимая протеинкиназа Фосфодиэстераза циклических нуклеотидов Г лицерол-З-фосфат-дегидрогеназа Г ликогенсинтаза Г уанилатциклаза Миозинкиназа NAD-киназа Фосфолипаза Аг Киназа фосфорилазы Пируваткарбоксилаза Пируватдегидрогеназа Пируваткиназа [c.167]

Доказано, что в положительном хронотропном эффекте адреналина участвует цАМФ, что же касается роли цГМФ в опосредовании отрицательного хронотропного эффекта ацетилхолина, то она твердо не установлена. Синусно-предсердный узел содержит фосфодиэстеразу, вызывающую гидролиз обоих циклических нуклеотидов. На культуре миокардиальных клеток установлено, что оба вторых посредника на скорость сокращения зтих кардиомиоцитов действуют как антагонисты. Следовательно, нейромедиаторы могут модулировать частоту мембранного осциллятора через биохимические механизмы действия циклических нуклеотидов. [c.111]

Для того чтобы сАМР мог служить внутриклеточным медиатором, его концентрация в клетке (обычно 10 М) должна строго контролироваться и в то же время быстро изменяться в ответ на определенные внеклеточные сигналы (под действием гормона уровень сАМР может за несколько секунд увеличиться в 5 раз). Циклический АМР синтезируется из АТР ферментом аденилатциклазой, связанным с плазматической мембраной клетки, но быстро расщепляется одним или несколькими внутриклеточными ферментами фосфодиэстеразами, которые гидролизуют его до аденозин-5 -монофосфата (5 -АМР) (рис. 13-21). Поверхностные рецепторы, для которых сАМР служит внутриклеточным посредником, действуют, изменяя (обычно стимулируя) активность аденилатциклазы, а не фосфодиэстеразы. Но для того чтобы концентрация любого внутриклеточного медиатора могла быстро увеличиться или уменьшиться, необходим также его непрерывный быстрый распад (или удаление) (см. разд. 13.4.8). [c.264]

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]

Аллостерическая активация кальмодулина кальцием аналогична активации протеинкиназы циклическим АМР. При изучении киназы фосфорилазы было обнаружено, что кальмодулин является регуляторной субъединицей, постоянно входящей в состав этого фермента (рис. 13-31). Но в большинстве случаев присоединение Са ведет к тому, что ранее свободный кальмодулин связывается в клетке с различными белками-мишенями (рис. 13-33). Например, кальций-зависимая активация фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов, аденилатциклазы и некоторых мембранных Са -АТРаз происходит в результате связывания комплекса Са -кальмодулин с регуляторной субъединицей каждого из этих ферментов. Таким образом, реакция клетки-мишени на увеличение концентрации свободных ионов Са в цитозоле зависит от того, какие кальмодулин-связывающие белки имеются в данной клетке. Поскольку кальмодулин может принимать несколько различных конформаций (в зависимости от числа связанных ионов кальция), не исключено, что разные конформации взаимодействуют с разными клеточными белками. Таким путем кальмодулин мог бы в принципе вызывать различную реакцию клеток при разных концентрациях свободных ионов Са " в цитозоле. [c.276]

Са +/фосфолипид-зависимая протеинкиназа Фосфодиэстераза циклических нуклеотидов Г лицерол-З-фосфат-дегидрогеназа Гликогенсинтаза Г уанилатциклаза Миозинкиназа NAD-киназа Фосфолипаза А, [c.167]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология