Systém adenylátcyklázy je co?

Hormony fungují jako integrující prvky, které spojují různé regulační mechanismy a metabolický proces v orgánech. Hrají úlohu chemických zprostředkovatelů, zajišťují přenos signálů pocházejících z různých orgánů a centrálního nervového systému. Buňky reagují jinak akce

Ormony.

Prostřednictvím systému adenylát cyklázy prvky ovlivňují rychlost biochemických procesů v cílové buňce. Zvažme tento systém podrobně.

Fyziologický účinek

Odpověď buněk na působení hormonů závisí na jejich chemické struktuře, a také typ buněk, na kterém působí.

Koncentrace hormonů v krvi je nízká. Spuštění mechanismus aktivace enzymu zahrnující systém adenylátcyklázy musí být rozpoznány a pak se vážou na receptory specifické proteiny, které jsou vysoce specifické.

Fyziologický účinek je určován různými faktory, například koncentrací hormonu. Je určen rychlostí její inaktivace v rozpadu, ke kterému dochází převážně v játrech, a rychlosti jeho vylučování spolu s metabolity. Fyziologický účinek závisí na stupni afinity hormonu k nosičovým proteinům. Styroidní a steroidní elementy se pohybují podél krevního řečiště spolu s bílkovinami. Determinujícími faktory jsou také počet a typ receptorů na cílových buňkách.

Stimulační signály

Procesy syntézy a sekrece hormonů jsou stimulovány vnitřními a vnějšími impulsy zaměřenými na centrální nervový systém. Podle neuronů tyto signály vstupují do hypotalamu. Zde stimulují syntézu statinů a liberinů (peptidy uvolňující hormony). Oni naopak inhibují (inhibují) nebo stimulují syntézu a sekreci elementů v předním laloku hypofýzy. Tyto chemické látky se nazývají trojité hormony. Stimulují produkci a sekreci prvků v periferních endokrinních žlázách.

Známky hormonů

Stejně jako ostatní signalizační molekuly mají tyto prvky společnou řadu společných rysů. Hormony:

• Izolovány z buněk, které je produkují, do extracelulárního prostoru.
• Nepoužívejte jako zdroj energie.
• Nejsou to konstrukční prvky buněk.
• Mají schopnost stanovit specifický vztah k buňkám, které mají specifické receptory pro určitý hormon.
• Vyznačují se vysokou biologickou aktivitou. Dokonce i v malých koncentracích mohou hormony efektivně ovlivňovat buňky.

Cílové buňky

Jejich interakce s hormony je zajištěna speciálními receptorovými proteiny. Jsou umístěny na vnější membráně, v cytoplazmě, na jádrové membráně a dalších organelách.

V každém bílkovinném receptoru existují dvě domény (místa). Kvůli nim jsou implementovány následující funkce:

• Rozumím hormonu.
• Transformace a přenos přijatého impulzu do buňky.

Vlastnosti receptorů

V jedné z domén bílkoviny je oblast komplementární (komplementární) k nějakému prvku signální molekuly. Receptorová vazba s ním je podobná procesu tvorby komplexu enzym-substrát a je určena indikátorem afinitní konstanty.

Většina receptorů dosud nebyla dostatečně studována. To je způsobeno složitostí jejich izolace a čištění, jakož i extrémně nízkým obsahem buněk každého typu receptoru. Nicméně je známo, že interakce hormonů s receptory má fyzikálně-chemickou povahu. mezi nimi vzniká hydrofobní a elektrostatická vazba.

Interakce hormonu a receptoru je doprovázena konformačními změnami tohoto hormonu. Výsledkem je aktivování komplexu signální molekuly s receptorem. V aktivním stavu je schopen vyvolat specifickou intracelulární odezvu na příchozí signál. Pokud je narušena syntéza nebo schopnost receptorů interagovat se signálními molekulami, existují onemocnění - endokrinní poruchy.

Mohou být spojeny s:

• Nedostatečná syntéza.
• Změna struktury proteinových receptorů (genetické poruchy).
• Blokování receptorů protilátkami.

Typy interakcí

Odlišují se v závislosti na struktuře molekuly hormonu. Pokud je lipofilní, může pronikat přes lipidovou vrstvu ve vnější membráně cílů. Příkladem jsou steroidní hormony. Pokud jsou rozměry molekuly významné, nemohou proniknout do buňky. V souladu s tím jsou receptory pro lipofilní hormony umístěny uvnitř cílů a pro hydrofilní hormony - venku, na vnější membráně.

"Druhí mediátoři"

Odpověď na hormonální signál z hydrofilních molekul je zajištěna intracelulárním mechanismem impulsního přenosu. Funguje na úkor tzv. Druhých zprostředkovatelů. Naproti tomu molekuly hormonů jsou ve své formě velmi rozmanité.

Jako „druhého posla“ jednat cyklických nukleotidů (cAMP a cGMP) kalmodulin (vápník vázající protein), vápníku, inositol trifosfát, enzymy podílející se na syntéze cyklických nukleotidů a fosforylace proteinů.

Účinek hormonů systémem adenylátcyklázy

Existují 2 hlavní způsoby přenosu impulsu do cílových buněk ze signalizačních prvků:

• Systém adenylát-třídy (guanylát cykláza).
• Mechanismus fosfoinostitů.

V schéma hormonů prostřednictvím systému adenylátcyklázy zahrnuty: G protein, protein kinasa, receptorový protein, guanosin trifosfát, enzym adenylát heptázy. Kromě těchto látek je ATP nezbytné pro normální fungování systému.

Receptor, protein G, v blízkosti kterého jsou umístěny GTP a adenylátcykláza, jsou uloženy v buněčné membráně. Tyto prvky jsou v disociovaném stavu. Po vytvoření komplexu signální molekuly a receptorového proteinu se změní konformace G proteinu. Výsledkem je, že jedna z jejích podjednotek získá schopnost interagovat s GTP.

Výsledný komplex "G protein + GTP" aktivuje adenylátcyklázu. To zase začíná přeměňovat ATP molekuly na cAMP. Je schopen aktivovat specifické enzymy - protein kinázy. Kvůli tomu jsou katalyzovány reakce fosforylace různých molekul proteinu za účasti ATP. Složení proteinů v tomto případě zahrnuje zbytky kyseliny fosforečné.

Vzhledem k mechanismu působení hormonů v systému adenylátcyklázy se aktivita fosforylovaného proteinu mění. V různých typech buněk působí účinek na proteiny s různou funkční aktivitou: jaderné nebo membránové molekuly, stejně jako enzymy. V důsledku fosforylace se mohou proteiny stát funkčně aktivní nebo neaktivní.

Systém adenylátcyklázy: biochemie

Vzhledem k popsaným interakcím se míra biochemických procesů v cíli liší.

Mělo by se říci o nepatrné době trvání aktivace adenylát cyklázy. Křehkost je důsledkem skutečnosti, že v G proteinu po aktivaci enzymem začíná projevovat aktivita GTP-ase. Obnovuje konformaci po hydrolýze GTP a přestává ovlivňovat adenylátcyklázu. To vede k zastavení reakce tvorby cAMP.

Inhibice

Kromě přímých účastníků adenylát cyklázy, v některých cílech existují receptory spojené s molekulami G, což vede k inhibici enzymu. Adenylacetoklasa je inhibována komplexem "GTP + G protein".

Po ukončení produkce cAMP se fosfolie zastaví okamžitě. Pokud molekuly existují, aktivace protein kináz bude pokračovat. K zastavení působení buněk cAMP použijte speciální enzym - fosfodiesterázu. Katalyzuje hydrolýzu 3 `, 5`-cyklo-AMP na AMP.

Některé sloučeniny, které vykazují depresivní účinek na fosfodiesterázu (například teofylin, kofein), přispívají k zachování a zvýšení koncentrace cyklo-AMP. Pod vlivem těchto látek je doba aktivace adenylát cyklázový messenger systém. Jinými slovy, je účinnost hormonu posílena.

Inositol trifosfát

S výjimkou adenylát cyklázový signální transdukční systém, existuje další mechanismus přenosu signálu. Zahrnuje ionty vápníku a inositol trifosfát. Posledně jmenovaná látka je látka odvozená z inositolfosfatidu (komplexního lipidu).

Inositol trifosfát se vytváří pod vlivem fosfolipázy "C", zvláštního enzymu, který je aktivován konformačními změnami v intracelulární doméně receptoru buněčné membrány.

Kvůli účinku tohoto enzymu hydrolyzuje fosfoetherovou vazbu molekuly fosfatidyl-inositol-4,5-bisfosfátu. V důsledku toho se tvoří inositol-trifosfát a diacylglycerin. Jejich vzdělávání naopak vede ke zvýšení obsahu ionizovaného vápníku v kleci. To podporuje aktivaci různých molekul proteinu závislých na vápníku, včetně protein kinázy.

V tomto případě, stejně jako při spuštění adenylát cyklázy, fosforylace proteinů působí jako jeden ze stupňů přenosu impulsů uvnitř buňky. To vede k fyziologické reakci buňky na působení hormonu.

Vazebný prvek

Ve fungování mechanismu fosfoinositid se účastní speciální protein, calmodulin. Třetina jeho složení je tvořena záporně nabitými aminokyselinami (Asn, Glu). V této souvislosti je schopen aktivně vázat Ca + 2.

V jedné molekule calmodulinu existují 4 vazebná místa. V důsledku interakce s Ca + 2 začínají konformační změny v molekule calmodulin. Výsledkem je, že komplex Ca + 2-calmodulin získá schopnost regulovat aktivitu mnoha enzymů: fosfodiesterázu, adenylátcyklázu, Ca + 2, Mg + 2-ATPázu a různé protein kinázy.

Nuance

V různých buňkách se pod vlivem komplexu "Ca + 2-calmodulin" na izoenzymy jednoho enzymu (například na adenylátcyklázu různých typů) aktivuje v jednom případě a v druhé - inhibice tvorby cAMP. To je způsobeno skutečností, že alosterická centra v izoenzymech mohou obsahovat různé aminokyselinové radikály. Proto jejich reakce na dopad komplexu bude odlišná.

Pokročilé

Jak lze vidět, v adenylát cyklázy, a "druhí zprostředkovatelé" se účastní procesů popsaných výše. Ve fungování mechanismu fosfoinositid jsou:

• Cyklické nukleotidy. Stejně jako v adenylát cyklázy jsou c-HMF a c-AMP.
• Ionty vápníku.
• Komplex "Sa-kalmodulin".
• Diacylglycerol.
• Inositol trifosfát. Tento prvek se také podílí na přenosu signálu v roce 2006 adenylát cyklázy.

Mechanismy signalizace z molekul hormonů uvnitř cílů za účasti výše zmíněných zprostředkovatelů mají několik společných rysů:

• Jednou z fází přenosu informací je proces fosforylace proteinů.
• Aktivace se zastaví pod vlivem speciálních mechanismů. Spouštějí je účastníci samotných procesů (pod vlivem mechanismů negativní zpětné vazby).

Závěr

Hormony působí jako hlavní humorální regulátory fyziologických funkcí v těle. Jsou produkovány v endokrinních žlázách nebo produkované specifickými endokrinními buňkami. Hormony se vylučují do lymfy, krev a mají vzdálený (endokrinní) účinek na cílové buňky.

V současné době jsou vlastnosti těchto molekul důkladně studovány. Jsou známé procesy jejich biosyntézy, stejně jako základní mechanismy vlivu na tělo. Nicméně stále existuje mnoho nevyřešených záhad souvisejících se zvláštnostmi interakce hormonů a dalších sloučenin.