Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Активация фосфорилазы, как видно из рассмотренного выше цикла, должна сопррвождаться снижением активности гликогенсинтетазы. Этот фермент также существует в двух формах, однако в этом случае активная форма не фосфорилирована. При фосфорилировании соответствующей протеинкиназой она превращается в неактивную глико-генсинтетазу.
Следовательно, изображенный выше цикл синтеза и фосфоролиза гликогена следует дополнить довольно сложной схемой взаимопревра-
Необходимо иметь в виду что и эта схема сильно упрощена. Выяснилось, что активность протеинкиназы может регулироваться кальмо-дулипом — белком, связывающим ионы кальция, — и, следовательно, зависит от концентрации в клетке и этого вторичного мессенджера.
щений активных и неактивных форм ферментов, катализирующих эти процессы:
Фосфопротеинфосфатаза
Активная Неактивная
г ликогенсинтет а за
/
Протеинкиназ а
сАМР •
Адени л атциклаза
Гормональный контроль
Аналогично, фосфорилированием и дефосфорилированием контролируется активность целого ряда других метаболических ферментов, в частности синтетазы жирных кислот, пируватдегидрогеназы. Важно подчеркнуть, что реакции фосфорилирования и дефосфорилирования коренным образом отличаются от аллостерической регуляции ферментов, поскольку они не находятся в прямой зависимости от биохимического статуса клетки и, следовательно, могут использоваться для изменения активности'под воздействием внеклеточных сигналов, они удобны для регуляции на уровне организма. Известны и другие протеин-киназы, фосфорилирующие остатки серина или треонина в белках, в том числе независимые от сАМР или контролируемые cGNP, диацил гли церином.
Выбор остатка серина, подвергаемого фосфорилированию, может зависеть от последовательности аминокислот, кбторые его окружают. Так, сАМР-зависимая протеинкиназа быка фосфорилирует гидроксильную группу серина в последовательности
Arg—krg~klar~Sei—Val(Leu),
причем соседствующие остатки аргинина, видимо, направляют фермент.
Фосфорилирование по остаткам тирозина, которое катализируется специфическими протеинкиназами (тирозинкиназами), встречается значительно реже, чем фосфорилирование остатков серина и треонина,
— на долю фосфотирозина приходится около 0,1% всего связанного с белком фосфата. Однако биологическая роль этой реакции очень велика, так как она активно используется для передачи сигналов в биологических системах.
Так, инсулин, связываясь с рецептором — трансмембранным белком, вызывает активацию его домена, направленного в цитоплазму и являющегося тироэинкиназой. Тирозинкинавную активность индуцирует ряд факторов роста — белков, запускающих деление клеток по механизму, аналогичному описанному для инсулина. Рецепторы этих факторов — крупные ,трансмембранные белки — связывают их на наружной поверхности мембраны. Образование комплекса фактор — рецептор передает сигнал через трансмембранную часть рецептора на -его цитоплазматический домен, являющийся тирозинкиназой. Активированная таким образом тирозинкиназа модифицирует внутриклеточные белки, передавая сигнал далее.
Тирозинкиназы фосфорилируют остатки тирозина в некоторых -внутриклеточных белках, вовлеченных в сложную систему регуляции клеточного деления, в которой также участвует и фосфорилирование белков по остаткам серина и треонина. Нарушение этой весьма слож-
270
ной регуляторной сети может привести к неконтролируемому делению клеток, опухолевому росту. Характерно, что онкобелки, структурно близкие нормальным белкам животной клетки но вызывающие ее трансформацию, превращение в опухолевую, нередко оказываются тирозинкин азами.
11.6 Ш-РИБ03ИЛИР0ВАНИЕ
Реакция переноса ADP-рибоэного остатка NAD на белки, катализируемая специфическими ферментами, используется для регуляции активности ряда ферментов, в том числе глутаминсинтетазы, где модифицируется остаток тирозина.
Аналогичную реакцию переноса ADP-рибозного фрагмента катализируют некоторые бактериальные токсины. Каталитический домен дифтерийного токсина, образующийся в результате ограниченного протеолиза, катализирует присоединение этого фрагмента к фактору элонгации EF-2 в клетках эукариот и архебактерий. Модификации подвергается производное гистидина (содержащееся в консервативном районе последовательности этого фактора) — дифтамид, в свою очередь образуемый многоступенчатой модификацией остатка гистидина.
На первом этапе аденозилметионин (AdoMet), обычно являющийся донором метильной группы, выступает при алкилировании имидазоль-ного кольца как донор фрагмента -СНг-СНг^СН-СООН:
I
NHj
со- AdoMet^^AdoCH3 со_
н-с = c-ch2-ch-nh- ------------> Н—С = с—ch2-ch-nh--------------
II II
Ш ^ H-N
СН с
CHj
