Ca/кальмодулин — зависимые протеинкиназы

Ca2+/кальмодулин-зависимая киназа II

Са/кальмодулин-зависимые киназы, или СаМ киназы, регулируются Са/кальмодулиновым комплексом. СаМ киназы классифицируют на два класса: специализированные СаМ киназы и многофункциональные СаМ киназы, порядка 2 % белков головного мозга представлены СаМ второго типа.

Кальмодулин — это вездесущий, кальций-связывающий белок, который связывается с многими другими белками и регулирует их активность. Это маленький кислый белок, состоит из 148 аминокислотных остатков, содержит четыре домена связывания кальция.

СаМ служит промежуточным звеном в воспалении, апоптозе, мышечных сокращениях, развитии кратковременной и длительной памяти, росте нервов и иммунном ответе. Кальмодулин экспрессируется во многих типах клеток и находится в цитоплазме, внутри органелл, а также находится в плазматической мембране и мембранах органелл. Многие белки, которые связываются с кальмодулином, не могут сами связывать кальций и используют кальмодулин как «датчик» кальция и компонент системы передачи сигнала.

Кальмодулин

Кальмодулин также используется для запасания Ca в эндоплазматическом и саркоплазматическом ретикулумах. После связывания кальция молекула кальмодулина претерпевает конформационные изменения, что позволяет молекуле связывать другие белки для осуществления специфического ответа. Молекула кальмодулина может связать до четырёх ионов кальция, может подвергаться посттрансляционной модификации, например, фосфорилированию, ацетилированию, метилированию, протеолизу, причем эти модификации могут модулировать активность СаМ.

Киназа легких цепей миозина. Киназа легких цепей миозина фосфорилирует миозин. Киназа легких цепей миозина имеет ключевое значение в сокращении гладкой мускулатуры. Сокращение гладких мышц может произойти после повышения концентрации кальция в результате притока из саркоплазматического ретикулюма или из внеклеточного пространства. Сперва кальций связывается с кальмодулином, это связывание активирует киназу легких цепей миозина, которая фосфорилирует легкие цепи молекул миозина. Фосфорилирование позволяет молекулам миозина образовывать поперечные мостики и связываться с актиновыми филаментами и стимулирует мышечное сокращение. Данный путь является основным в механизме сокращения гладких мышц, так как гладкие мышцы не содержат тропонинового комплекса, в отличие от поперечно-полосатых.

МАРK

Митоген-активируемые киназы отвечают на внеклеточные стимулы и регулируют многие клеточные процессы. МАРК вовлечены в работу многих неядерных белков — продуктов онкогенов. Внеклеточные стимулы ведут к активации МАРК через сигнальный каскад, который состоит из МАРК, МАРКК и МАРККК. МАР3К активируется внеклеточными стимулами и фосфорилирует МАР2К, затем МАР2К фосфорилированием активирует МАРК. Такой сигнальный МАР-каскад консервативен для эукариот от дрожжей до млекопитающих.

MAP/ERK система передачи сигнала

MAPK/ERK-киназы принимают участие в особом пути сигнальной трансдукции. ERK — или классические МАР-киназы, регулируются внеклеточными сигналами.

Рецепторы, связанные с тирозиновыми киназами, активируются внеклеточными лигандами. Связывание EGF с рецептором приводит к фосфорилированию EGFR. Белок GRB2, содержащий SH2-домен, связывается с остатками фосфорилированного тирозина. Белок GRB2 своим SH3-доменом связывается и активирует SOS. Активированный гуанин-нуклеотид заменяющий фактор отщепляет ГДФ от белка Ras, Ras далее может связать ГТФ и активироваться.

Активный Ras активирует RAF-киназу. RAF-киназа фосфорилирует и активирует МЕК, другую серин-треониновую киназу. МЕК фосфорилирует и активирует МАРК. Эта серия киназ от RAF к МЕК и к МАРК является примером каскада протеинкиназ.

Один из эффектов активации МАРК это изменение трансляции мРНК. МАРК фосфорилирует и активирует S6 киназу 40S рибосомных белков. RSK фосфорилирует рибосомный белок S6, и вызывает его диссоциацию от рибосомы.

МАРК регулирует активности нескольких транскрипционных факторов, например, C-myc. МАРК регулирует активность генов, контролирующих клеточный цикл.

* * *

цГМФ является вторичным мессенджером, участвующим в различных процессах внутриклеточной сигнализации, и опосредующим эффект широкого ряда гормонов, нейромедиаторов, лекарственных средств и токсинов. В последние годы выявлена важная роль цГМФ в регуляции процессов Са²⁺-сигнализации и Са²⁺-гомеостаза в различных типах клеток. Представлялось целесообразным исследовать возможное участие гуанилатциклазной системы в регуляции Са²⁺-сигналов в перитонеальных макрофагах при их стимуляции АТФ, УТФ, тапсигаргином или циклопьязониковой кислотой (ЦПК). Мы использовали агенты, повышающие внутриклеточную концентрацию цГМФ: нитроглицерин и нитропруссид Na. Эти нитросоединения стимулируют образование эндогенной окиси азота (NO), которая активирует цитозольные формы гуанилатциклазы. С использованием флуоресцентного Са²⁺-зонда Fura-2 показано, что нитроглицерин и нитропруссид Na существенно уменьшают фазу мобилизации Са²⁺ из депо и практически полностью подавляют вход Са²⁺, индуцированный АТФ или УТФ. В перитонеальных макрофагах АТФ и УТФ связываются с пуринорецепторами P_2u типа, активирующими фосфолипазу С. Для рецепторов, связанных с G_q-белками и активирующих гидролиз фосфоинозитидов, показана отрицательная модуляция NO, приводящая к уменьшению продукции IР₃ и диацилглицерола и в результате к ингибированию мобилизации Са²⁺ из депо. Отрицательная модуляция гидролиза фосфоинозитидов NO предотвращает чрезмерную мобилизацию Са²⁺ из депо. Прединкубация макрофагов с нитроглицерином или нитропруссидом Na существенно ускоряет спад Ca²⁺-сигналов. вызванных АТФ или УТФ, по сравнению с контролем. Ускорение спада Са²⁺-ответов может быть связано с активацией Са²⁺-АТФаз в плазматической мембране и в мембране внутриклеточных депо. Нитроглицерин и нитропруссид Na также значительно подавляют обе фазы Са²⁺-сигналов, вызванных тапсигаргином или ЦПК. Увеличение внутриклеточной концентрации цГМФ приводит к подавлению депо-зависимого входа Ca²⁺ в макрофаги, вызванного тапсигаргином или ЦПК. Нитропруссид Na значительно быстрее и эффективнее подавляет депо-зависимый вход Са²⁺, вызванный ингибиторами эндоплазматических Са²⁺-АТФаз, чем вход Са²⁺, индуцированный пуринергическими агонистами. Известно, что в тромбоцитах человека соединения, повышающие концентрацию цГМФ, не влияют на вход Са²⁺ по АДФ-активируемым Са²⁺-каналам. Можно предположить, что и в макрофагах активируемый АТФ вход Са²⁺ по каналам Р_2z рецепторов менее чувствителен к действию нитропруссида, чем депо-зависимый вход Са²⁺. Полученные данные свидетельствуют о том, что концентрация цГМФ играет важную роль в регуляции Са²⁺-гомеостаза в перитонеальных макрофагах крысы.

* * *

2.7.МО-синтетаза. Механизм образования окиси азота в кардиомиоцитах и гладкомышечных клетках.

Моноамин-синтетаза (NOS)