Строение и функции рецепторов

Каковы же ближайшие перспективы Можно ли, продолжая изучение Met- и Ьеи-энкефалинов и других пептидных гормонов в том же плане, получить со временем полную и объективную количественную информацию об их структурной организации и зависимости между структурой и функцией Чтобы ответить на этот вопрос, предположим, что такой информацией мы уже располагаем, и попытаемся представить, что она могла бы дать для понимания структурно-функциональной организации энкефалинов и описания механизмов их многочисленных функций. Как можно было бы логически связать данные, например, о 10 низкоэнергетических конформациях каждого нейропептида с приблизительно таким же количеством его функций Очевидно, установить прямую связь при неизвестных пространственных структурах рецепторов не представляется возможным. Число возможных комбинаций, особенно если учесть существование нескольких рецепторов (ц, а,5) для осуществления только одной опиатной функции энкефалина, слишком велико, чтобы надеяться даже в гипотетическом идеальном случае найти искомые соотношения интуитивным путем. Многие полагают, что к достижению цели ведет косвенный путь, заключающийся в привлечении синтетических аналогов, изучении их структуры и биологической активности. В принципе подобный подход вот уже не одно столетие применяется в поиске фармацевтических препаратов. Однако такой путь в его сегодняшнем состоянии не только длителен, сложен и дорогостоящ, но, главное, он не может привести к окончательному решению проблемы. Замена аминокислот в природной последовательности, укорочение цепи или добавление новых остатков, иными словами, любая модификация химического строения природного пептида, неизбежно сопровождается изменением конформационных возможностей молекулы и одновременно затрагивает склонные к специфическому взаимодействию с рецептором остатки, что сказывается на характере внутри- и межмолекулярных взаимодействий, в том числе на устойчивости аналогов к действию протеиназ. Для учета последствий химической модификации на характер внутримолекулярных взаимодействий можно использовать теоретический конформационный анализ и методы кванто- [c.352]

Строение и функции рецепторов [c.319]

Среди н-Х. с. в соответствии с особенностями локализации, строения и функций рецепторов вьщеляют две группы [c.300]

В исследовании взаимодействий полифункциональных гормонов и рецепторов с привлечением синтетических аналогов не исключены ситуации (они не предсказуемы, поскольку выбор аналогов, как правило, случаен), когда наиболее предпочтительная конформация синтетического пептида стерически комплементарна активному центру рецептора, но необходимый комплекс тем не менее не образуется, так как модифицированная последовательность не содержит остатков, необходимых для образования эффективных контактов с функциональными группами рецептора. Возможен, конечно, и прямо противоположный случай, приводящий к тому же результату. Принципиально слабым местом в используемом в настоящее время подходе к установлению зависимости между структурой и функцией пептидов и, в частности, гормонов является то, что он базируется на случайном поиске синтетических аналогов методом проб и ошибок Поэтому, отдавая должное усилиям в экспериментальном и теоретическом изучении искусственно модифицированных последовательностей энкефалинов, следует сказать, что при существующем интуитивном выборе модельных соединений можно рассчитывать лишь на частный успех. Качественный прогресс здесь можно ожидать только при строго научном, а не случайном подборе аналогов, иными словами, при отходе от метода проб и ошибок к методу, обладающему предсказательными возможностями и доказательной силой. Первая попытка в этом направлении [28, 29] основывается на решении обратной структурной задачи, т.е. на сознательном, целенаправленном конструировании химического строения немногочисленных искусственных аналогов, пространственное строение которых в своей совокупности отвечает набору низкоэнергетических, физиологических активных состояний природного гормона (см. гл. 17). Детально структурнофункциональная организация природных пептидов будет обсуждена в следующем томе издания "Проблема белка". О первых успехах рентгеноструктурного анализа в изучении трехмерных структур рецепторов рассказывается во втором томе издания [98. Гл. 3, 4]. [c.353]

В книге впервые в отечественной литературе систематически изложены современные сведения о строении, биосинтезе и функциях рецепторов клеток эукариот, их значение для биологии клетки и многоклеточных организмов. Рассмотрены общие принципы организации рецепторов, строение их активных центров, структурные основы эффекторных функций. Приведены данные о молекулярной генетике рецепторов и регуляции процессов их биосинтеза и катаболизма. Освещены новые направления в изучении роли рецепторов в поддержании постоянства внутренней среды клетки, их участии в регуляции и биосинтезе белка. [c.128]

Строение апикальной меристемы типичного корня представлено на рис. 22.19. На самом кончике апикальной меристемы находится покоящийся центр — группа инициалей (меристематических клеток), от которых в конечном счете происходят все другие клетки корня, но которые делятся значительно медленнее, чем их потомки в окружающей апикальной меристеме. Снаружи от них образуются клетки корневого чехлика они превращаются в крупные паренхимные клетки, которые защищают апикальную меристему при углублении корня в почву. Эти клетки непрерывно снашиваются и замещаются новыми. Они несут, кроме того, важную дополнительную функцию — служат рецепторами гравитации в них содержатся крупные крахмальные зерна, которые играют роль статолитов, опускаясь на дно клеток под действием силы тяжести. Подробнее роль этих зерен описана в разд. 16.2.2. [c.133]

Изучение свойств бислоев служит основой для понимания строения биологических мембран. У биологической мембраны в бислой обычно погружены белковые молекулы. Это могут быть ферменты или рецепторы, специфичные для определенных молекул некоторые из них могут играть роль в активном транспорте или в регуляции проницаемости мембраны для отдельных веществ. Функционирование этих белков зависит от структурных и динамических свойств бислоев, описанных в настоящей главе. Более подробно структура и функции биологических мембран рассмотрены в гл. 4. [c.480]

Биосинтез клеточных рецепторов контролируется различными индукторами, в числе которых находятся как содержащиеся во внешней среде специфические лиганды, так и другие по строению и функции лиганды. Плотность рецепторов определенной специфичности на клеточной мембране отражает ее способность выполнять функцию, контролируемую данным лигандом. Поэтому определение содержания в организме какого-либо биологически активного соединения (нанример, гормона) не дает достаточной информации для того, чтобы судить о его функциональной активности до тех пор, пока не будет установлена плотность рецепторов данного гормона на клеточных мембранах. [c.7]

В обоих случаях действие гормона опосредуется одним и т i же по строению и свойствам рецептором, но возможности для реализации его эффекторных функций неодинаковы и зависят от стадии дифференцировки клетки-мишени. Уже на этом основании можно заключить, что реализация эффекторных функций того или иного рецептора, опосредующего биологическое действие лиганда, зависит от комплекса факторов. Эти факторы определяются конкретной программой клеточной дифференцировки, а роль рецепторов сводится лишь к регуляции отдельных звеньев этой программы. [c.37]

Во взаимодействии с АХ проявляется основная функция как ацетилхолинэстеразы, так и холинорецепторов. В связи с этим строение их активных центров имеет много общего. Так же как и у холинорецепторов, активный центр АХЭ состоит из двух групп — анионной и эстераз нбй. Анионная группа, в состав которой входят такие аминокислоты, как аспарагиновая и глутаминовая, осуществляет ориентацию молекулы ацетилхолина относительно эстеразной группы АХЭ. В отличие от холино-рецепторов в АХЭ основную функциональную нагрузку несет эстеразная группировка. Анионная и эстеразная группировки находятся друг от друга на расстоянии 2,5 А (рис. 36). Помимо [c.218]

В следующей главе мы подробнее рассмотрим строение биологических мембран. Их структурные особенности обеспечивают не только участие мембран и их рецепторов в межмолекулярных взаимодействиях с пептидами, но и функцию упорядоченной диэлектрической среды, специально предназначенной для распространения и усиления электромагнитных колебаний определенной частоты. [c.104]

Действие с рецептором. Это предположение не было, однако, принято во внимание и рассмотрение структуры БППю [6] выполнено без использо-.Иания данных о пространственной структуре молекулы БПП9, полученных В работах [4, 5]. При независимом решении конформационных задач для НЬна- и декапептида сопоставление окончательных результатов может служить эффективной проверкой правильности предсказания пространст-rtHHoro строения обеих молекул, а также способствовать более объективному выявлению связи между их структурой и функцией. [c.265]

Структура определяет свойства, а свойства определяют функцию. Поэтому для всех молекул, начиная с простейших, например этилового спирта, и кончая очень сложными по архитектуре и очень изменчивыми молекулами белков, молекулярное строение неразрывно связано с их активностью в качестве лекарственных средств, антител, биокатализаторов, гормонов, агентов-переносчи-ков, поверхностных клеточных рецепторов, элементов скелета или мышечных волокон, которые преврашают химическую энергию в работу. [c.179]

Используя приведенные выше данные, можно провести сравнение пространственных структур ряда функционально неродственных белков, таких, как, например, Ка , К+-АТРаза почек, белок быстрых натриевых каналов и аденилатциклаза мозга. Их объединяет то, что все они относятся к интегральным мембранным белкам и выполняемые ими функции имеют трансмембранный характер перенос веществ или передача химических сигналов. По-видимому, благодаря этому их пространственная организация имеет ряд общих особенностей. Все они содержат в своем составе гидрофобный сегмент, локализованный в средней части молекулы. Значительные части полипептидной цепи экспонированы на обеих мембранных поверхностях. Причем в некоторых случаях, таких, как, например, аденилатциклаза, одна полипептидная цепь образует три последовательно расположенных домена надмембранный, мембранный и внутриклеточный. В других, — например, Ка" , К -АТРаза, внутриклеточный домен образован а-субъе-диницей, тогда как Р-субъединица экспонирована практически целиком на внешней мембранной поверхности. Аналогичные особенности строения прослеживаются также и для других белков, функции которых имеют трансмембранный характер (ацетилхолиновый рецептор, цитохром-с-оксидаза или цитохром-редуктаза). [c.214]

В книге четко сформулированы основные проблемы и достижения нейрохимии, выделены ключевые вопросы. Обсуждение построено с привлечением большого числа примеров разнообразных объектов, процессы функционирования нейроклеток рассмотрены во взаимосвязи с другими сторонами деятельности живых организмов. В книгу включен прекрасный иллюстративный материал, помогающий усваивать довольно непростые концепции и гипотезы, касающиеся наиболее сложных высших функций живой природы — работы нервной системы. Строение и функции нейрональных мембран, механизмы синаптической передачи и характеристика рецепторов нейромедиаторов, ионные каналы и активный транспорт — вот наиболее важные и существенные проблемы, которые подробно рассмотрены. В книге хорошо отражена связь нейрохимии с развитием других смежных направлений — нейрофизиологии, нейрофармакологии, нейроэндокринологии и т. д. [c.5]

Основную (структурную) роль в мембранном бислое играют фосфолипиды (см. рис. 3). Минорные компоненты мембран (иногда весьма необычного строения) выполняют своеобразные функции. Липиды мембран служат мишенью для действия специфических ядов. Так, обнаружено, что сульфатиды мембран мозга ответственны на рецепцию опиатов, а ганглиозид ОМг выступает как природный рецептор холерного токсина. При связывании одной из субъединиц этого токсического белка с участком мембраны, содержащим олигосахаридные цепи молекул ганглиозида, инициируется высвобождение другой субъединицы токсина, активирующей фермент аденилатциклазу. В этом и заключается основное молекулярное действие холерного токсина, приводящее к неуправляемой наработке аденилатциклазой циклического АМФ. [c.20]

НОЙ ИЗ ИХ частей. Многочисленные примеры различий в строении внутриклеточных участков рецепторов, отвечающих за их эф-фекторные функции, приведены в гл. 2. Напротив, внеклеточные участки различных по специфичности рецепторов обладают, видимо, сходством строения (общие принципы структурной организации, способов формирования активных центров, первичной структуры). Эти данные подробно обсуждаются в гл. 3. В некоторых случаях различия между рецепторами связаны с их углеводным компонентом. Так, в отличие от рецептора инсулина на мембранах адипоцитов, содержащего углеводный компонент, [c.14]

В родопсине 11-г<мс-ретиналь ковалентно связан с опсином путем образования шиффова основания (альдимина) между его альдегидной группой и е-аминогруппой ли-зинового остатка опсина. Чрезвычайно важное значение имеют также нековалентные взаимодействия между боковыми группами остатков аминокислот белка и л-электрон-ной системой полиена, которые, во-первых, определяют конформацию хромофора в составе родопсина, а во-вторых, вызывают поляризацию 7г-электронной системы поли-енового фрагмента. Энергетические характеристики нековалентных взаимодействий между опсином и полиеновой цепью зависят от структуры белка и сопряженных с ним липидов и углеводов и существенно различаются для различных родопсинов. Именно эти эффекты совместно с индукционным эффектом, возникающим от образования альдиминной связи, обусловливают 1) значительный сдвиг в красноволновую область максимума поглощения 11-цыс-ретиналя в составе родопсина (Ящах = 500 нм) в сравнении с альдегидом в свободном состоянии = 375 нм) 2) вариации величины тах У разных зрительных пигментов. Все это приводит к повышению чувствительности светового и цветового восприятия. Цветовое зрение человека — это трихроматический процесс, за который ответственны рецепторы, чувствительные к разному цвету — синему (Я ах = 440 нм), зеленому ( тах =535 нм) и красному (Я ах = 575 нм) — и содержащие различные пигменты. Различие в Я ах поглощаемого света обусловлено особенностями строения опсина и нековалентных взаимодействий опсин — хромофор. Все детали структуры и функций фоточувствительных пигментов в настоящее время еще не выяснены до конца, но установлено, что в основе механизмов функционирования зрительных пигментов заложены многостадийные циклические процессы. Рассмотрим основные молекулярные события, происходящие при попадании кванта света на сетчатку глаза человека. [c.133]

На основании приведенных выше данных можно предположить, что шарнирные участки содержатся в каждом рецепторном белке и имеют определяющее значение для реализации его функции. Накоплению фактических данных по этому вопросу могут способствовать, в частности, данные, полученные с использованием ферментов, расщепляющих коллаген и подобные ему по строению белки. Так показано, что а-цепи рецептора инсулина чувствительны к расщеплению эластазой (J. Massague et al., [c.21]

Биологическая роль клеточных рецепторов не ограничена их способностью избирательно связывать те илн иные лиганды. Помимо этой функции, которую можно обозначить как афферентную, рецепторные белки могут обладать рядом других функций, реализация которых зависит от строения участков их молекул, погруженных в цитоплазму и, следовательно, в известной степени изолированных от лигандсвязывающих участков в структурном отношении. Как будет обсуждаться ниже, рецепторР1ые белки могут обладать, в частности, ферментативными свойствами. Для некоторых из них установлена способность взаимодействовать с ДНК, белками хроматина. В тех случаях, когда собственно рецепторный белок лишен ферментативной активности, он может приобрести ее за счет формирования комплексов с мембраносвязанными ферментами. [c.28]

Однако, как известно (см. гл. 4), иммуноглобулины и иммуноглобулиновые рецепторы лимфоцитов кодируют два вида генов вариабельные (1 ) и константные (С). Только при их совместной экспрессии синтезируются полипептидные цепи иммуноглобулинов. А что если 1 -гены для иммуноглобулинов или родственные им гены экспрессируются в самых разнообразных клетках сами по себе или совместно с иными генами, нежели С-гены для иммуноглобулинов Такие белки, в том числе рецепторные, будут сходны с иммуноглобулинами лишь по своим активным центрам, отличаясь строением других участков молекулы и, как следствие этого, биологической функцией. Такое предположение было выдвинуто автором еще в 1975 г. Согласно этой гипотезе вариабельные гены, экспрессируемые в нелимфоидных клетках, кодируют белки, которые принадлежат к категории рецепторных лигандами для них служат гормоны, витамины, другие индукторы и регуляторы клеточного метаболизма. Постулировано также, что экспрессия вариабельных генов в составе рецепторных белков является филогенетически наиболее [c.52]

Возможности метода метки по сродству для изучения строения и функций клеточных рецепторов весьма велики. Большое разнообразие реакционноспособных (в том числе фотоактивных) соединений позволяет использовать их для получения модифицированных лигандов различного строения и размеров. С их помощью можно получать также реакционноспособные пептиды и белки. В последнем случае необходимо иметь производное с реакционноспособной группой, присоединенной к строго определенному аминокислотному остатку. В качестве примера такого производного можно привести инсулин быка, остаток лизина которого в В-цепи модифицирован Ы-[Ы -(2-нитро-4-азидфенил)-глицином]. Такое производное инсулина нашло применение для маркирования рецепторов гормона на жировых клетках (адипо-циты) (В. С. Reed et al., 1983, 1984). [c.13]

Степень гомологии аминокислотных последовательностей вариабельных районов полипептидных цепей рецепторов Т-лимфоцитов (а именно им приписывают лигандсвязывающие функции) и полипептидных цепей иммуноглобулинов (их К-домены) особенно выразительна по консервативным участкам аминокислотной последовательности. Так как строение консервативных участков вариабельных районов иммуноглобулинов не зависит от их лигандсвязывающей специфичности (см. разд. 3.2), сравнение вариабельных районов пептндпых цепей иммуноглобулинов и вариабельных доменов рецепторов Т-клеток именно по этим участкам будет носить корректный характер даже в том случае, когда их специфичность не совпадает. [c.59]

В предыдущем разделе было указано, что различия в строении секретируемой и рецепторной форм иммуноглобулинов определяются короткими С-копцевыми участками их тяжелых полипептидных цепей. Чтобы представить размер участка тяжелой цепи, от которого зависит принадлежность иммуноглобулина к рецепторному типу, можно рассмотреть данные о строении ц-цепи иммуноглобулина класса М (IgM)—белка, выполняющего функции антигенсвязывающего рецептора В-лимфоцитов, не контактировавших ранее с антигеном (см. рис. 20). .i-цепь секретируемой формы IgM насчитывает 577 аминокислотных остатков. У рецепторного IgM вслед за четвертым доменом константного участка i-цепи находится участок из 12 гидрофильных аминокислотных остатков, за которым расположен трансмембранный сегмент, построенный из 26 преимущественно гидрофобных аминокислот, и, наконец, С-концевой трипептид —лиз —вал —лиз —СООН, погруженный в цитоплазму. Еще раз необходимо подчеркнуть, что трансмембранный и цитоплазматический участки тяжелых цепей рецепторных иммуноглобулинов различных классов очень сходны по своему строению. [c.70]

Рецепторы для гормонов. Изучение строения и функции клеточных рецепторов, в том числе рецепторов для гормонов,— одна из важных проблем биохимии. Значительный прогресс этих исследований связан с обнаружением и изучением свойств аутоантител против клеточных рецепторов для гормонов. Оказалось, что аутоантптела к рецептору для инсулина, будучи добавлены к клеткам печени, вызывают следующие инсулиноподобные эффекты активируют внутриклеточный синтез гликогена и усиливают транспорт аминокислот в клетку. Указанные эффекты вызывают только бивалентные антитела илп их бивалентные F(ab )2-фрагменты, но не моновалентные Fab-фрагменты. Последние способны лишь блокировать связывание инсулина рецепторами (С. Kahn, С. runfeld et al., 1980). [c.266]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология