Фосфорилирование и Са и сАМР

Для одной из каскадных ферментных систем механизм, останавливающий развитие каскадного эффекта, известен. Гликогенфосфорилаза мышц активируется каскадной последовательностью ферментов, которая включается в результате контролируемого вегетативной нервной системой высвобождения адреналина (гл. 16, разд. Б, 3). Связывание адреналина мембраной клетки приводит к высвобождению сАМР, активирующего протеинкиназу. Киназа катализирует фосфорилирование другого фермента — киназы фосфорилазы. В этот момент мышцы готовы к быстрому расщеплению гликогена. Однако непосредственным сигна- [c.72]

Как указывалось в гл. 9, рецепторы серотонина связаны с аденилатциклазой и серотонин стимулирует образование сАМР. Согласно общей схеме, представленной на рис. 9.12, все внутриклеточные эффекты циклического АМР, возможно, обусловлены сАМР-зависимыми протеинкиназами, и представляется логичным, что наблюдаемая сенситизация имеет некоторое отно-щение к фосфорилированию ключевого белка. Предварительные электрофизиологические эксперименты показали, что расслабление основано на продленных потенциалах действия и повышенной секреции медиатора иннервированным сенсорным нейроном. Экзогенный серотонин и блокатор калиевого канала [c.347]

Продукты примерно половины всех открытых до сих пор онкогенов - это протеинкиназы, фосфорилирующие белки-мишени по остаткам тирозина, серина или треонина. Это не удивительно, так как фосфорилирование играет важную роль в процессах передачи сигнала, запускаемых как каталитическими рецепторами, так и рецепторами, сопряженными с G-белками, и для его осуществления имеется весьма обширное семейство протеинкиназ. Уже известно более 70 протеинкиназ, и все они, видимо, происходят от общего предшественника, так как их каталитические домены гомологичны (рис. 12-25). Фактически сейчас уже возможно предсказать, будет ли белок киназой и если да, то какие остатки - серина, треонина или тирозина - он будет фосфорилировать, просто исходя из данных о его аминокислотной последовательности. В следующем разделе мы увидим, что два главных внутриклеточных посредника - сАМР и Са -реализуют многие свои эффекты, активируя протеинкиназы, специфичные в отношении серина и треонина [c.370]

В животных клетках сАМР действует главным образом путем активации специфического фермента, называемого сАМР-зависимой протеинкиназой (А-киназой). Этот фермент катализирует перенос концевого фосфата с АТР на определенные остатки серина и треонина в некоторых белках клетки-мишени. Остатки, фосфорилируемые А-киназой, отличаются тем, что со стороны N-конца около них расположены две или большее число основных аминокислот. Ковалентнее фосфорилирование таких остатков в свою очередь регулирует активность этих белков. [c.372]

Рис. 12-26. На этой схеме показано, как повышение уровня сАМР в клетках скелетных мышц ( при связывании адреналина с Р-адренэргическими рецепторами клеточной поверхности) стимулирует распад гликогена. Связывание сАМР с А-киназой активирует этот фермент, который в свою очередь фосфорилирует и тем самым активирует киназу фосфорилазы, а она фосфорилирует (и активирует) гликогенфосфорилазу -фермент, расщепляющий гликоген. А-киназа также прямо и опосредованно усиливает фосфорилирование гликогенсинтетазы (которая при этом

Рис. 12-28. Циклический АМР ингибирует протеинфосфатазу, которая в активном состоянии противодействовала бы реакциям фосфорилирования, запускаемым сАМР. Он активирует А-киназу, а она фосфорилирует белок-ингибитор, который после этого присоединяется к

Эффекты сАМР обычно непродолжительны. Это означает, что клетки способны дефосфорилировать белки, фосфорилированные сАМР-зависимой про-теинкиназой. Эту обратную реакцию катализирует фосфопротеинфосфатаза-фермент, который сам находится под контролем с АМР. [c.273]

Фосфорилаза а и киназа фосфорилазы а дефосфо-рилируются и инактивируются протеинфосфатазой-1. Ингибитором протеинфосфатазы-1 является белок, который называют ингибитором- последний становится активным только после фосфорилирования сАМР-зависимой протеинкиназой. Таким образом, сАМР контролирует как активацию, так и инактивацию фосфорилазы (рис. 19.5). [c.193]

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]

Функции, выполняемые сАМР в клетках, весьма разнообразны. Аллостерическая активация протеинкиназ влияет на целый ряд ферментов, связанн >]х с энергетическим обменом. Фосфорилированию подвергаются не только гистоны — белкн клеточного ядра, о и белки мембран [79а], мпкроканальцев и рибосом [79Ь] (гл. 15, разд. И, 2). В клетках с различной специализацией один и тот же механизм может привести к совершенно разным эффектам ниже мы рассмотрим несколько конкретных примеров такого рода. [c.71]

Несмотря на неясность механизма реакции фосфорилирования, легкость использования ДЦК привела к тому, что он был применен для синтеза многих фосфодиэфиров и олигонуклеотидов [50]. Карбодиимиды являются также ценными реагентами для получения внутримолекулярных фосфодиэфиров. Так, рибонуклео-зид-2 (30-фосфаты в разбавленных растворах превращаются в 2, 3 -циклофосфаты, в то время как нуклеозид-5 -фосфаты, например АМР, превращаются в 3 5 -циклофосфаты, например сАМР схемы (38), (39) . [c.162]

Такой ковалентной модификацией могло бы быть фосфорилирование рецептора в присутствии АТР, как это наблюдалось в Torpedo [10] и Ele trophorus [5]. Постсинаптическая мембрана содержит сАМР-зависимую киназу и фосфатазу. Карбамоилхолин предотвращает фосфорилирование рецептора. Однако функциональное различие между двумя взаимопревращающимися формами рецептора, фосфорилированной и дефосфорилированной, до сих пор не выяснена. [c.266]

Гипотеза Грингарда сАМР осуществляет регуляцию посредством фосфорилирования белка [c.273]

На рис. 9.13 суммированы возможные центры действия системы сАМР — протеинкиназа в синапсе. Эта система может, например, регулировать пресинаптическпй синтез медиатора. В гл. 8 мы уже описали активацию с помощью сАМР-зависимого фосфорилирования тирозингидроксилазы — фермента, который катализирует первую лимитирующую стадию синтеза катехоламинов. Кроме того, эта система может влиять пресинаптически на аксональный транспорт медиатора, его экзоцитоз и другие важ- [c.273]

Рис. 9,11. Фосфорилирование белка и сАМР. а — схема реакции б — активация сАМР-зависимой протеинкиназы, Р— регуляторная и С — каталитическая

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]

Плазматические мембраны нейронов и мембраны некоторых не нейрональных клеток содержат специфические рецепторы (рецепторы ЫОР), которые связывают N0 вначале с низким, а затем с высоким сродством. Было показано, что рецепторы с высоким сродством образуют кластеры и вместе со связанным ЫОР попадают в клетку при эндоцитозе и транспортируются внутри клетки частично к лизосомам (где происходит их деградация), частично к ядру. При их поглощении нервным окончанием рецептор и ЫОР переносятся путем ретроградного аксонального транспорта. Подобные процессы могут происходить и при других типах гормональной регуляции и поэтому КОР служит своеобразной моделью гормонов и факторов роста. Механизм действия ЫОР в клетке не изучен. В ответ на действие ЫОР наблюдалось фосфорилирование белка и поэтому было постулировано участие в этом процессе сАМР-зависимой протеинкиназы. Идентифицировано несколько субстратов КОР-активированного фосфорилирования (среди них тирозингидроксилаза, рибосомальный белок 56, гистоны Н1 и НЗ и не-гистонные ядерные белки), но не показана связь между этими процессами и физиологической функцией МОР. [c.326]

Циклоаденозинмонофосфат (сАМР) сам по себе не оказывает прямого действия на киназу фосфорилазы. Этот фермент также существует в активной и менее активной формах (разд. 15.12). Неактивная форма киназы фосфорилазы превращается в активную путем фосфорилирования с помощью АТР. [c.790]

Теперь мы подошли к регуляторной связи между сАМР и активностью гликоген-фосфорилазы. Недостаюцщм звеном остался только фермент, называемый протеинкиназой, который также существует в активной и неактивной формах. Активная протеинкиназа катализирует фосфорилирование неактивной киназы фосфорилазы посредством АТР с образованием активной фосфорилированной формы в этой реакции донором фосфатных групп служит АТР, а ее активатором-ионы Са [c.790]

Объединим теперь описанные выше явления и проследим цепь событий, в результате которых адреналин стимулирует в печени распад гликогена до глюкозы, поступающей в кровь (рис. 25-11). Адреналин достигает поверхности клеток печени, где он связывается со специфическим адренорецептором. Связывание адреналина (который никогда не входит внутрь клетки) вызывает изменение рецепторного белка. Это изменение каким-то образом передается через мембрану и включает аденилатциклазу, связанную с внутренней поверхностью клеточной мембраны. Теперь активированная аденилатциклаза начинает превращать АТР в сАМР-вторичный передатчик, причем концентрация сАМР в цитозоле быстро достигает максимума, равного 10 М. Образованный сАМР в свою очередь связывается с регуляторными субъединицами протеинкиназы, что приводит к высвобождению ферментативно активных каталитических субъединиц протеинкиназы. Далее активированная протеинкиназа катализирует фосфорилирование посредством АТР неактивной дефосфорилированной формы киназы [c.791]

К специфическому рецептору, находящемуся в этой же мембране. Образующийся сАМР взаимодействует с неактивной протеинкиназой, стимулирует ее диссоциацию и отделение от нее ингибиторной регуляторной субъединицы (R), освобождая активную каталитическую единицу (С), которая способна фос-форилировать ряд различных белковых субстратов. Одним из них является киназа фосфорилазы (PhK), которая после активации фосфорилированием фосфорилирует фермент гликоген-фосфорилазу (GP). С помощью такой цепи реакций глюкагон и адреналин стимулируют образование глюкозо-1-фосфата. Каскад, состоящий из четырех катализируемых ферментами этапов, существенно усиливает сигнал, так что очень небольшое число молекул гормона может привести к утилизации большого количества сахара. Молярное отношение трех ферментов — протеинкиназы, киназы фосфорилазы и фосфорилазы — в мышцах составляет приблизительно 1 20 120, что находится в соответствии с концепцией усиления сигнала. [c.124]

Нуклеотиды могут выступать в качестве переносчиков энергии При этом трифосфатный эфир аденина АТР (рис 2-9) гораздо чаще, чем другие нуклеотиды, участвует в переносе энергии между сотнями индивидуальных внутриклеточных реакций. Концевой фосфат АТР образует ковалентную связь в процессе окисления питательных веществ )нергия, высвобождаемая при гидролизе этой фосфатной группы, может использоваться в любом другом месте для осуществления биосинтетических процессов, протекающих с затратой энергии. Другие производные нуклеотидов служат переносчиками отдельных химических групп, гаких, как атомы водорода или остатки Сахаров, с одной молекулы на другую. Кроме того, циклическое фосфорилированное производное аденинаг/г/ку/шес/сш АМР (сАМР) -служит универсальным внутриклеточным сигналом и регулирует скорость множества различных внутриклеточных реакций. [c.78]

Все ранние работы по белкам-репрессорам были выполнены на бактериях. Выяснилось, что и у лактозного, и у триптофанового оперона активность этих белков контролируется посредством обратимого связывания небольших специфических молекул. В клетках эукариот белки-регуляторы гоже находятся под контролем небольших сигнальных молекул, таких, например, как сАМР. Эти молекулы осуществляют свое воздействие непрямым путем, влияя на фосфорилирование и дефосфорилирование белка. Хотя у бактерий фосфорилирование не играет такой важной роли в регуляции, и у них существует одна хорошо изученная система контроля, зависящая от фосфорилирования белков. На примере этой системы мы рассмотрим некоторые аспекты регуляции генов, знание которых способствует пониманию более сложной системы регуляции высших эукариот. [c.188]

Как уже говорилось, на поверхности мышечных клеток адреналин связывается с -адренэргическими рецепторами, что ведет к активации аденилатциклазы и повышению уровня сАМР в цитозоле. сАМР активирует А-киназу, и она фосфорилирует другой фермент -киназу фосфорилазы (первую протеинкиназу, которую удалось получить в очищенном виде в 1959 г.). Эта последняя в свою очередь фосфорилирует (и тем самым активирует) гликогенфосфорилазу, отщепляющую остатки глюкозы от молекулы гликогена (рис. 12-26). Активированная А-киназа, кроме того, усиливает фосфорилирование гликогенсинтазы - фермента, осуществляющего последний этап синтеза гликогена из глюкозы, фосфорилирование инактивирует гликогенсинтазу и прекращает синтез гликогена. С помощью такого каскада взаимодействий повышение уровня сАМР приводит одновременно как к уменьшению синтеза гликогена, так и к усилению его распада, что максимально увеличивает количество глюкозы, доступной для использования клеткой. [c.373]

В некоторых животных клетках повышение уровня сАМР активирует транскрипцию специфических генов. В нейроэндокринных клетках гипоталамуса (разд. 12.1.2). например. сАМР включает ген. кодируюший пептидный гормон соматостатин. В промоторной области гена соматостатина есть короткая последовательность ДНК (около 30 нуклеотидов), найденная также в промоторах ряда других генов, активируемых сАМР. Эта последовательность узнается специфическим регуляторным белком, который, будучи фосфорилирован А-киназой, активирует транскрипцию этих генов. [c.373]

В клетках скелетных мышц с АМР-регулируемая иротеинфосфатаза наиболее активна в отсутствие сАМР, и она дефосфорилирует все три ключевых фермента метаболизма гликогена, которые уже упоминались ранее, - киназу фосфорилазы, гликогенфосфорилазу и гликогенсинтазу. Это дефосфорилирование противодействует фосфорилированию белков под действием сАМР Однако А-киназа в активном состоянии фосфори- [c.374]

В качестве примера взаимодействия путей Са и сАМР рассмотрим киназу фосфорилазы скелетных мышц, роль которой в расщеплении гликогена мы уже обсуждали. Эта киназа фосфорилирует гликогенфосфорилазу, расщепляющую гликоген (см. рис. 12-26). Киназа фосфорилазы -мультисубъединичный фермент, но только одна из его четырех субъединиц фактически катализирует фосфорилирование три другие -регуляторные и дают комплексу возможность активироваться и циклическим АМР, и ионами кальция. Каждая из четырех субъединиц, [c.376]

Непрерывное и быстрое удаление из клетки свободных ионов Са и сАМР делает возможными быстрые изменения концентраций этих двух внутриклеточных медиаторов в ответ на внеклеточные сигналы. Повышение уровня сАМР активирует с АМР-зависимые протеинкиназы (А-киназы), которые фосфорилируют определенные белки-мишени. Этот эффект обратим, так как при падении уровня сАМР фосфорилированные белки быстро дефосфорилируются. Аналогичным образом, повышение внутриклеточной концентрации свободных ионов кальция влияет на клетки благодаря связыванию Са с калъмодулином, который при этом изме- [c.382]

Комплекс R2 2 лишен ферментативной активности, но при связывании сАМР с R-субъединицами происходит диссоциация R и С, и тем самым активируется С-субъединица (рис. 44.4). Последняя катализирует перенос концевой (у) фосфатной группы от АТР (Mg +) на остаток серина или треонина в различных белках. Участками фосфорилирования обычно служат последовательности -Arg-Arg-X-Ser- и -Lys-Arg-X-X-Ser-, где X—любая аминокислота. [c.163]

Первоначально были описаны две протеинкина-зные активности сАМР-завнсимая н сАМР-не-зависимая. Однако, как видно из табл. 44.4, все оказалось значительно сложнее, поскольку фосфорилирование белков по современным представлениям— один из важнейших регуляторных механизмов. Все перечисленные в табл. 44.4 киназы представляют собой уникальные соединения, очень разнообразные по субъединичной структуре, молекулярной массе, способности к аутофосфорилированию, для АТР и субстратной специфичности. [c.163]

I находится под контролем двух термостабильных белков-ингибиторов. Ингибитор 1 фосфорилируется сАМР-зависимой протеинкиназой ингибитор 2, являющийся, по-видимому, субъединицей неактивной фосфатазы, также подвергается фосфорилированию—предположительно киназой-3 гликогенсинта-зы. Фосфорилирование обоих ингибиторов ведет к активации фосфатазы. Действие ряда фосфатаз направлено на некоторые специфические остатки так, существуют фосфатазы, отщепляющие фосфат от фосфорилированных остатков тирозина. [c.166]

Очень много усилий было затрачено на то, чтобы выявить внутриклеточный посредник инсулина. В качестве кандидатов на эту роль рассматривали целый ряд соединений сАМР, сСМР, Н ОСаи сам инсулин. Неоднократно сообщалось об обнаружении в тканевых экстрактах тех или иных медиаторов — производных белков или фосфолипидов, но до сих пор ни один из них не выделен и не охарактеризован. Недавно было обнаружено, что рецептор инсулина обладает собственной тирозинкиназной активностью это вызвало интерес к поиску каскада реакций фосфорилирования, на основе которых можно было бы объяснить механизм действия инсулина. Указан- [c.168]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология