Межклеточные контакты Внутриклеточные сигнальные системы Москва 201 3 Кафедра физиологии МБФ Доцент Лысенко Н.Н. ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Минздрава России
Межклеточные контакты
Виды межклеточных контактов Адгезионные Функция : механическое сцепление клеток и стабилизация цитоскелета, придание упругости и поддержание усилия натяжения. Соединяют клетки одинакового типа. В их формировании принимают участие белки кадгерины и катенины. Замыкающие (плотные) Функция : формирование регулируемого барьера проницаемости в эпителии кишечника, почек, легких, эндотелии капилляров. С участием интегральных белков клаудина и окклюдина прошиваются мембраны соседних клеток. Коммуникационные (проводящие) Функция : обеспечивают передачу сигнала с одной клетки на другую. С участием коннексонов и нейромедиаторов.
Виды межклеточных контактов Адгезионные промежуточный контакт десмосома /полудесмосома Замыкающие (плотные) простой или рыхлый контакт; плотный замыкающий контакт Коммуникационные (проводящие) щелевой контакт (нексус или gap-junction ) синапсы
Внутриклеточные сигнальные системы Лиганд- рецепторное взаимодействие
Лиганд ( от лат. ligo — привязываю ) – молекула, взаимодействующая с комплементарным участком определенной структуры. (Первичные посредники) Рецептор ( от лат. recipere – получать ) – молекула на поверхности клетки, способная распознавать и связывать специфические химические группировки, реагировать конформационными изменениями мембранных белков или передачей сигнала внутрь клетки. Терминология Конформация молекул ( от лат. conformatio — форма, построение, расположение ), геометрические формы, которые могут принимать молекулы органических соединений при вращении атомов вокруг простых связей при сохранении химического строения, длины связей и валентных углов.
Гормоны – БАВ* вырабатываемые железами внутренней секреции и выделяемые ими непосредственно в кровь. Нейромедиаторы ( нейротрансмиттеры ) - БАВ, которые осуществляют передачу электрического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами и от нейронов к мышечной ткани. Виды лигандов *БАВ - биологически активные вещества; **ЛВ – лекарственные вещества Аутокоиды - БАВ действуют на малом расстоянии (аутокринные и паракринные регуляторы). Например:гистамин, брадикинин, простагландины Цитокины - это особые вещества, выделяемые различными типами клеток, которые действуют на другие клетки, стимулируя или угнетая их функции. Например: интерлейкины, интерфероны и т.д. Синтетические вещества (в том числе **ЛВ)
На клеточной мембране Лигандуправляемые ионные каналы Рецепторы, сопряженные с G- белками Каталитические сопряженные с ферментом с собственной ферментативной активностью Внутриклеточные Цитоплазматические транспортные ( взаимодействуют в т.ч. с геномом клетки ) Ядерные Внутриклеточные ферменты ( например, цитозольная аденилатциклаза ) Связанные с другими внутриклеточными структурами Внеклеточные Семейства и типы рецепторов, с которыми связываются лиганды
Лиганд- рецепторное взаимодействие
Ионотропные рецепторы – ионные каналы, на наружной поверхности которых имеются собственно рецепторы медиаторов Метаботропные рецепторы - поверхностные молекулярные рецепторы, которые передают внешний управляющий сигнал внутрь клетки, воздействуя на её метаболизм и влияют на состояние клетки опосредованно, а не прямо.
Метаботропные рецепторы - поверхностные молекулярные рецепторы, которые передают внешний управляющий сигнал внутрь клетки, воздействуя на её метаболизм и влияют на состояние клетки опосредованно, а не прямо. Система работы состоит из трех этапов : рецепторный белок - связывается с лигандом ; G-белок - модифицирует и передает сигнал с рецепторного белка; белок-эффектор - является ферментом и катализирует образование вторичного мессенджера
лиганд лиганд ион Лиганд связывается с рецептором ионный канал открывается ион движется через мембрану Лиганд связывается с рецептором изменяется конформация рецептора сигнал передается внутрь клетки ИОНОТРОПНЫЙ РЕЦЕПТОР МЕТАБОТРОПНЫЙ РЕЦЕПТОР лиганд рецептор G- белок фермент Передача сигнала внутрь клетки
Что такое G -белки ? Сигнальные G-белки - посредники при передаче сигналов от мембранных рецепторов к эффекторным белкам, которые вызывают конечный клеточный ответ. G-белки - белки, связывающие гуанозиновые нуклеотиды. G-белки ассоциированы с рецепторами, связаны с мембраной.
Цикл активации G- белка L G- белок G -белок + ГДФ неактивный G -белок + ГТФ активный
Вторичные посредники (мессенджеры) — сигнальные молекулы в цитоплазме, являются компонентами каскадов передачи сигнала в клетке, активируют эффекторные белки, которые опосредуют ответ клетки. Вторичные мессенджеры: цАМФ циклический Аденозинмонофосфат цГМФ циклический Гуанозинмонофосфат Са 2+ ионы кальция ИФ 3 инозитолтрифосфат ДАГ диацилглицерол NO монооксид азота Что такое вторичные посредники?
Большая группа ферментов, объединенная под названием « протеинкиназы ». Катализируют перенос концевого остатка фосфата с АТФ на различные группы в структуре белка (фосфорилирование). Протеинкиназы разделены на пять больших классов в зависимости от того, на какие группы в структуре белка переносится остаток фосфата. Что такое протеинкиназы ? Протеинфосфатазы - участвуют в дефосфорилировании белков.
Протеинкиназы, как правило, состоят из двух субъединиц каталитической и регуляторной.
6. Изменяется уровень фосфорилирования фермента или ионного канала, активность канала. 4. Внутриклеточный уровень ВМ снижается или возрастает. 5. Изменяется активность одной или нескольких зависимых протеинкиназ. 3. Мишенью активированного G -белка являются: белок-фермент (Аденилатциклаза (АЦ), цГМФ-фосфодиэстераза (ФДЭ), Фосфолипаза С (ФЛС), Фосфолипаза А 2 (ФЛА 2 ), Фосфолипаза D (ФЛ D ) непосредственно белки Са 2+ или К + каналов. 2. Комплекс Лиганд-Рецептор, активирует G -белок. 1. Регуляторная молекула связывается с рецептором на мембране. 7. Конечный ответ клетки. ОБЩАЯ СХЕМА ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА ВНУТРЬ КЛЕТКИ
Эффекты цАМФ-зависимой протеинкиназы Протеинкиназа А активируется под действием лиганда (гормона) и фосфорилирует эффекторные белки опосредующие ответ клетки. Например, Повышается синтез и секреция гормонов в различных эндокринных тканях и ответ эндокринных тканей на действие тропных гормонов (АКТГ, ТТГ и ФСГ). Увеличение проницаемости собирательных трубочек нефрона для воды под действием АДГ. Мобилизация липидов и уменьшение запасов жира в жировой ткани под действием адреналина и др. Изменение функции ионных каналов на постсинаптической мембране нейронов и мышечных клеток при воздействии определенных нейромедиаторов.
Протеинкиназа С участвует в передаче широкого набора внешних сигналов. Примеры эффекта. Сокращение гладкой мускулатуры Агрегация тромбоцитов Синтез ДНК Преобразование в нервный сигнал, света, поступающего на фоторецепторы Протеинкиназа G, опосредует эффекты цГМФ, который играет важную роль в регуляции Са 2+ -гомеостаза в различных типах клеток, фосфорилируя белки, участвующие в обмене кальция. Например, ↑цГМФ приводит к понижению концентрации Са 2+. Эффекты протеинкиназ С и G
Блокировка - это способность ИК под действием веществ-блокаторов фиксировать какое-то одно своё состояние и не реагировать на обычные управляющие воздействия. В этом состоянии канал просто перестаёт давать ответы на управляющие воздействия. Блокировку вызывают вещества-блокаторы, которые могут называться антагонистами, блокаторами или литиками. Антагонисты - это вещества, препятствующие активирующему действию других веществ на ИК. Антагонисты способны хорошо связываться с рецепторным участком ИК, но не способны изменить состояние канала, вызвать его ответную реакцию. Получается блокада рецептора и вместе с ним - блокада ИК. Однако, антагонисты не обязательно вызывают полную блокаду рецептора и его ИК, они могут действовать более слабо и лишь ингибировать (угнетать) работу канала, но не прекращать её полностью. О взаимодействии Лиганда и Рецептора
Самостоятельное изучение Глава 4. п.п. 4. Лигандуправляемые ионные каналы Страницы 100-117.
