59. Сенсорные механизмы эукариот. Общие принципы детекции и передачи сигнала. Сигнальный путь jak-stat.
Сенсорные механизмы эукариот являются важной частью клеточного ответа на различные стимулы из окружающей среды. Они позволяют клетке реагировать на изменения внешней среды и внутренние сигналы, обеспечивая адаптацию и выживание организма.
В качестве компонентов сигнальных путей эукариот выступают:
1) Рецептор, воспринимающий экстраклеточный сигнал и запускающий каскадный сигнальный механизм внутри клетки.
2) G-белки − особые сигнальные молекулы, обладающие GTPазной активностью.
-гетеротримерные («большие»);
-«малые».
3) Вторичные мессенджеры − низкомолекулярные органические соединения или ионы, способные обеспечивать дальнейшую передачу сигнала путем аллостерической регуляции.
Общие принципы детекции и передачи сигнала включают в себя:
1. Рецепторы: Клеточные рецепторы играют ключевую роль в детекции сигналов (Детектирование сигналов – это избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение). Они могут быть мембранными белками, причастными к передаче внешних сигналов внутрь клетки, или внутриклеточными рецепторами, способными связываться с молекулярными сигналами внутри клетки.
2. Трансдукция сигнала: После связывания с рецептором, сигнал должен быть передан внутрь клетки. Это может происходить через различные механизмы, включая активацию ферментов, изменение конформации белков, активацию вторичных мессенджеров и т.д.
3. Интеграция сигнала: Клетка может интегрировать несколько сигналов, поступающих одновременно, и принимать решение об ответе на основе этих сигналов.
4. Клеточный ответ: В результате детекции и передачи сигнала клетка производит специфический ответ, который может включать изменение метаболизма, генетическую экспрессию, цитоскелет и другие клеточные процессы.
Примеры сенсорных механизмов и их передачи сигнала включают в себя рецепторы для гормонов, рецепторы для внешних сигналов (например, факторы роста или цитокины), механорецепторы, рецепторы для света, вкуса и запаха, а также рецепторы для тепла и холода. Каждый из этих механизмов имеет специфические характеристики и способы передачи сигнала, но они все следуют общим принципам детекции и передачи сигнала в клетке.
JAK/STAT путь представляет собой относительно простой и консервативный каксад реакций, осуществляющих передачу сигнала у многоклеточных животных. После связывания лиганда рецепторы димеризуются и активируют молекулы JAK-киназы.. JAK-киназы также фосфорилируют субъединицы рецептора по остаткам тирозина. Далее комплекс “JAK–рецептор” фосфорилирует основную мишень – транскрипционные факторы STAT. Фосфорилированные молекулы STAT димеризуются и транспортируются в ядро, где связываются с соответствующими регуляторными последовательностями генов и запускают их транскрипцию
60.Типы рецепторных протеинкиназ. Механизмы их активации и дальнейшей передачи сигнала. Контроль специфичности сигнализации. Сигнальный путь Ras/mapk в клетка млекопитающих.
Рецепторные протеинкиназы (RPK) - это тип рецепторов, представляющих собой ферменты, которые имеют способность каталитически фосфорилировать другие белки. Они играют важную роль в передаче сигнала извне клетки и регуляции различных клеточных процессов, таких как рост, пролиферация, дифференциация и выживание клеток.
Серин-треониновые протеинкиназы фосфорилируют гидроксильную группу в остатках серина или треонина.
Тирозиновые протеинкиназы — ферменты, которые переносят фосфатную группу от АТФ на остаток аминокислоты тирозина в белке.
Механизм активации и дальнейшей передачи сигнала RPК обычно включает следующие этапы:
1. Лигандосвязывание: Лиганд, такой как гормон или фактор роста, связывается со внешним доменом RPK и вызывает конформационные изменения, которые активируют каталитический домен фермента.
2. Трансфосфорилирование: Активированный RPK фосфорилирует себя (автофосфорилируется) на тирозиновых остатках.
3. Активация трансдукции: Фосфорилированный RPK служит как сайт связывания для различных фосфорил-адаптерных белков, которые могут активировать различные пути сигнализации, включая каскады митоген-активированных протеинкиназ (MAPK) и фосфатидил-инозитол-3-киназу (PI3K).
4. Сигнальная каскада: Активированные трансдукторы позволяют дальнейшую фосфорилировку и активацию целевых белков, что приводит к клеточному ответу, такому как активация генов или изменение метаболизма.
Контроль специфичности сигнализации RPК может быть осуществлен через несколько механизмов, таких как:
- Регулирование экспрессии рецепторов на поверхности клеток.
- Регулирование доступности лигандов для связывания с рецепторами.
- Модуляция активности ферментных центров RPK и их взаимодействия с другими белками.
- Регулирование активности трансдукторов и фосфатаз, которые участвуют в передаче сигнала.
Процесс активации сигнального пути Ras/MAPK начинается с воздействия внешних сигналов, таких как факторы роста, на клеточные рецепторы. Когда фактор роста связывается с рецептором на клеточной мембране, происходит активация рецептора, что приводит к активации белкового комплекса, включая рецептор и Ras-ассоциированный гуанилат-экспрессирующий белок. В результате этого Ras активируется, переходя из неактивного состояния, связанного с гуанин-дифосфатом (GDP), в активное состояние, связанное с гуанин-трифосфатом (GTP).
Активированный Ras затем активирует каскад Митоген-активированной протеинкиназы (MAPK), который включает несколько последовательных ферментных реакций. MAPK каскад состоит из трех ключевых ферментов: MAPK (также известной как ERK), MAPK-киназа (MAPKK, или MEK) и MAPKK-киназа (MAPKKK, или Raf). Активированный Ras активирует Raf, которая, в свою очередь, активирует MAPKK (MEK), и MEK затем фосфорилирует и активирует MAPK (ERK). Активированный ERK переходит в ядро клетки, где фосфорилирует различные транскрипционные факторы, что в свою очередь регулирует экспрессию генов, включенных в клеточный рост и пролиферацию.
