Вторичные мессенджеры внутриклеточные посредники гормонов. Вторичные мессенджеры

Быстро образуются и далее активируют эффекторные белки, которые опосредуют ответ клетки. К наиболее распространенным вторичным посредникам относятся цАМФ и другие циклические нуклеотиды , ионы кальция, оксид азота .

Концентрация вторичных посредников в цитозоле может быть повышена различными путями: активацией ферментов , которые их синтезируют, как, например в случае активации циклаз, образующих циклические формы нуклеотидов (цАМФ , цГМФ), либо путем открывания ионных каналов , позволяющих потоку ионов металлов , например, ионов кальция войти в клетку. Эти малые молекулы могут далее связывать и активировать эффекторные молекулы - протеинкиназы , ионные каналы и разнообразные другие белки.

Классификация

Вторичные посредники классифицируют по растворимости в воде и размеру молекулы

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Вторичные посредники" в других словарях:

Вторичные посредники (second messengers, вторичные мессенджеры) это компоненты системы передачи сигнала в клетке, малые сигнальные молекулы. Вторичные посредники являются компонентами каскадов передачи сигнала быстро образуются и далее… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Сигнал (значения). У этого термина существуют и другие значения, см. Трансдукция. У этого термина существуют и другие значения, см. Передача сигнала в клетке. Передача сигнала (сигнальная… … Википедия

Передача сигнала (signal transduction, сигнальная трансдукция, трансдукция, сигналинг, сигнализация, (англ. signal transduction) в молекулярной биологии термин «Передача сигнала» относится к любому процессу, при помощи которого клетка превращает … Википедия

- (signal transduction, сигнальная трансдукция, трансдукция, сигналинг, сигнализация, (англ. signal transduction) в молекулярной биологии термин «Передача сигнала» относится к любому процессу, при помощи которого клетка превращает один тип сигнала … Википедия

- (IP3) это водорастворимый вторичный посредник. IP3 образуется в результате распада мембранных фосфолипидов под действием фермента фосфолипазы С. Инозитолтрифосфат вместе с диацилглицеролом принимает участие в передаче сигнала в клетке. IP3… … Википедия

I Возбуждение активный физиологический процесс, которым некоторые виды клеток отвечают на внешнее воздействие. Способность клеток к возникновению В. называется возбудимостью. К возбудимым клеткам относятся нервные, мышечные и железистые. Все… … Медицинская энциклопедия

Патофизиология повреждения клетки. Причины. Специфические и неспецифические, обратимые и необратимые повреждения клетки.

ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТКИ -

По происхождению повреждающие факторы подразделяются на экзогенные и эндогенные.

Экзогенные:

Физические воздействия (механические, термические, лучевые, электрический ток).

Химические агенты (кислоты, щелочи, этанол, сильные окислители).

Инфекционные факторы (вирусы, риккетсии, бактерии и их токсины, гельминты и др.)

Эндогенные:

Физической природы (избыток свободных радикалов, колебания осмотического давления)

Химические факторы (накопление или дефицит определенных ионов, кислорода, углекислого газа, перекисных соединений, метаболитов и др.)

Биологические агенты (белки, лизисомальные ферменты, метаболиты, дефицит или избыток гормонов, ферментов, простагландинов).

Эффекты повреждающего фактора

Первичные – достигаются непосредственным действием фактора, и вторичные – эффект достигается опосредованно при формировании цепи вторичных патологических реакций.

Обратимые и необратимые. Если степень повреждения выходит за пределы адаптивных возможностей, процесс становится необратимым (некроз, апоптоз, дисплазия, опухолевый рост). Обратимые – гипертрофия, гипотрофия, гипоплазия, гиперплазия, дистрофия и др.

Специфические и неспецифические изменения клетки. Специфические изменения развиваются при действии определенного патогенного фактора на разные клетки или в определенных видах клеток при действии разных повреждающих агентов (эритроциты при различных повреждениях подвергаются гемолизу). Неспецифические изменения (стандартные) развиваются при повреждении различных видов клеток широким спектром повреждающих факторов (денатурация молекул белка, изменение проницаемости мембран, снижение эффективности биологического окисления).

Вопрос 15

Патофизиология повреждения клетки. Общие механизмы повреждения клеток. Роль патологии рецепторного аппарата клетки, G-белков, вторичных мессенджеров.

ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТКИ - такие изменения её структуры, метаболизма, которые ведут к нарушению жизнедеятельности, физико‑химических свойств и функции.

Общие механизмы повреждения клеток

Расстройства энергетического обеспечения клетки

Снижение интенсивности и/или эффективности ресинтеза АТФ

Нарушение транспорта энергии АТФ

Нарушение использования энергии АТФ

Повреждение мембран и ферментов клетки

Чрезмерное образование активных форм кислорода, интенсификация свободнорадикальных реакций и СПОЛ

Значительная активация гидролаз (лизосомальных, мембраносвязанных, свободных).

Внедрение амфифильных соединений в липидную фазу мембран и их детергентное действие

Торможение ресинтеза повреждённых компонентов мембран и/или синтеза их de novo

Нарушение конформации макромолекул белка, ЛП, фосфолипидов

Перерастяжение и разрыв мембран набухших клеток и/или их органелл

Дисбаланс ионов и воды в клетке

Изменение соотношения отдельных ионов в цитозоле

Нарушение трансмембранного соотношения ионов

Гипергидратация клеток

Гипогидратация клеток

Нарушения электрогенеза

Нарушения в геноме и/или механизмов экспрессии генов

Дерепрессия патогенных генов

Репрессия жизненно важных генов

Трансфекция (внедрение в геном чужеродной ДНК)

Дефекты транскрипции, процессинга, трансляции, посттрансляционной модификации

Дефекты репликации и репарации

Нарушение митоза и мейоза

Расстройства регуляции функций клеток

Нарушение рецепции регулирующих воздействий

Образование вторых посредников

Расстройства регуляции метаболических процессов в клетке

РОЛЬ ПАТОЛОГИИ РЕЦЕПТОРНОГО АППАРАТА КЛЕТКИ

Межклеточные сигналы в виде БАВ информационного характера (гормоны, нейромедиаторы,

цитокины, хемокины и др.) реализуют регуляторные эффекты после взаимодействия БАВ с

клеточными рецепторами. Функционально мембранные рецепторы подразделяют на каталитические, связанные с ионными каналами и оперирующие через G‑белок.

Причины искажения регуляторного сигнала многообразны. Наибольшее значение имеют:

Изменение чувствительности рецепторов;

Отклонения количества рецепторов;

Нарушения конформации рецепторных макромолекул;

Изменения липидного окружения мембранных рецепторов.

Указанные отклонения могут существенно модифицировать характер клеточного ответа на регулирующий стимул.

РОЛЬ ПАТОЛОГИИ ВТОРИЧНЫХ МЕССЕНДЖЕРОВ

На уровне внутриклеточных вторых посредников (мессенджеров) - циклических нуклеотидов: цАМФ и цГМФ и других, образующихся в ответ на действие первых посредников - гормонов и нейромедиаторов, возможны многочисленные расстройства. Примером может служить нарушение формирования МП в кардиомиоцитах при накоплении в них избытка цАМФ. Это является одной из возможных причин развития сердечных аритмий.

Вторичные мессенджеры распространяют сигналы между белками, которые находятся на определенном расстоянии друг от друга.

ЦАМФ и Са2+ представляют собой распространенные вторичные мессенджеры.

При передаче сигналов используются как белки, так и небольшие молекулы, обладающие характерными свойствами . Небольшие молекулы, которые функционируют как внутриклеточный сигнал, или вторичный мессенджер, имеют ряд преимуществ перед белками в качестве сигнального интермедиата. Небольшие молекулы быстро образуются и столь же быстро распадаются.

Поскольку они синтезируются быстро, они могут действовать в высоких концентрациях, так что их сродство к белкам-мишеням может быть невысоким. Низкое сродство позволяет малым молекулам моментально диссоциировать так, что передача сигнала может быть быстро прервана, когда свободные молекулы вторичного мессенджера распадаются или инактивируются.

Поскольку молекулы вторичного мессенджера невелики, они способны быстро распространяться по клетке, хотя во многих клетках существуют механизмы, препятствующие этому. Таким образом, при выработке быстрой реакции на сигнал, особенно связанной с преодолением расстояния, вторичные мессенджеры обладают рядом преимуществ перед белками.

Вторичные мессенджеры используются также, когда необходимо одновременно адресовать сигналы многим белкам-мишеням. Эти их преимущества часто компенсируют отсутствие у них каталитической активности и неспособность одновременно связывать несколько молекул.

На рисунке ниже представлены внутриклеточные вторичные мессенджеры , возникшие в клетках в ходе эволюции. Количество их невелико, что вызывает удивление. Некоторые представляют собой нуклеотиды, образовавшиеся из основных метаболических предшественников. Это цАМФ, цГМФ, ффГффф и циклоАДФ-рибоза. Прочие растворимые вторичные мессенджеры включают фосфорилированный сахар, инозитол-1,4,5-трифосфат (IP3) и двухвалентный ион Са2+, а также свободный радикал, окись азота (NO).

К вторичным мессенджерам липидной природы относятся диацилглицерин и фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат, фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат, сфингозин-1-фосфат и фосфатидная кислота.

К числу первой из сигнальных молекул, описанной как вторичный мессенджер, относится цАМФ. Это название он получил потому, что цАМФ образуется в клетках животных как второй внутриклеточный сигнал, в ответ на действие многих внеклеточных гормонов, т. е. первых мессенджеров на пути передачи сигнала. цАМФ принимает участие в передаче информации различным регуляторным белкам у прокариот, грибов и в клетках млекопитающих (его присутствие у высших растений пока не доказано).

Активность аденилатциклазы , фермента который синтезирует цАМФ из АТФ, регулируется различными путями, в зависимости от организма, в котором она функционирует. У животных аденилатциклаза представляет собой интегральный белок плазматической мембраны, и ее множественные формы активируются при действии различных агентов. В клетках животных аденилатциклаза обычно активируется под действием Gs, который первоначально был описан как регулятор активности фермента. Некоторые ферменты грибов также активируются G-белками. Циклазы бактерий характеризуются более разнообразными системами регуляции активности.

цАМФ удаляется двумя способами. Он может выходить из клетки под действием АТФ-зависимого анионного насоса, но гораздо чаще гидролизуется представителями семейства фосфодиэстераз циклических нуклеотидов. Это большая группа белков, которые сами находятся под множественным регуляторным контролем.

Прототипом регулятора цАМФ у животных является цАМФ-зависимая протеинкиназа, однако вскоре после идентификации этого фермента у был обнаружен цАМФ-регулируемый фактор транскрипции, а в настоящее время известны и другие эффекторы. Система цАМФ остается прототипом сигнальной системы эукариот. Это выражается в том, что ее компоненты представляют собой почти все известные разновидности сигнальных молекул и демонстрируют все виды их взаимодействий: гормон, рецептор, G-белок, аденилатциклаза, протеинкиназа, фосфодиэстераза и выводящий насос.

Протеинкиназа РКА , активность которой стимулируется вторичным мессенджером, представляет собой тетрамер, состоящий из двух каталитических (С) и двух регуляторных (R) субъединиц. Субъединица R связывается с каталитической субъединицей посредством сайта связывания субстрата, и, таким образом, С поддерживается в неактивном состоянии. Каждая субъединица R связывает две молекулы циклического нуклеотида, т. е. четыре молекулы цАМФ на холофермент РКА. Когда сайты связывания оказываются заполненными, димер субъединиц R быстро диссоциирует, оставляя две высокоактивные свободные каталитичнеские субъединицы.

Сродство R к С в присутствии и в отсутствие цАМФ , различается примерно в 10 000 раз. Выраженный кооперативный характер связывания цАМФ приводит к очень крутому подъему кривой активации и к порогу, ниже которого существенной активации РКА не происходит. Таким образом, активность РКА резко возрастает в очень узком диапазоне концентрации цАМФ. РКА также регулируется за счет фосфорилирования петли активации. Фосфорилирование происходит одновременно с трансляцией и необходимо для сборки тетрамера R2C2.

В основном РКА представляют собой цитозольные белки и занимают в клетке специфические места, связываясь с каркасными структурами органелл (белки, закрепляющие А-киназу, или АКАР). Эти АКАР способствуют фосфорилированию мембранных белков, включающих GPCR, переносчики и ионные каналы. Они также обеспечивают локализацию РКА в других местах: в митохондриях, цитоскелете и в центросомах. АКАР часто содержат сайты связывания для таких регуляторных молекул, как фосфопротеинфосфатазы и другие протеинкиназы, которые необходимы для координации функционирования нескольких сигнальных путей и интеграции выходных сигналов.

Обычно РКА фосфорилируют субстраты с участием последовательности Arg-Arg-Xaa-Ser-гидрофобный остаток, которая у большой группы киназ узнает остатки основных аминокислот, расположенные перед сайтом фосфорилирования. РКА участвует в регуляции активности различных внутриклеточных белков, от ионных каналов до факторов транскрипции, и благодаря субстратной специфичности фермента, часто, на основании анализа первичной структуры белка, можно предсказать, является ли он субстратом для киназы.

РКА фосфорилирует Ser 133 в CREB, представляющем собой белок, связывающийся с цАМФ-зависимым элементом, который в основном обеспечивает влияние цАМФ на транскрипцию многих генов.

Основные внутриклеточные вторичные мессенджеры, некоторые белки,
активность которых они регулируют, их источники и функционирование.

РКА представляет собой гетеротетрамер, который состоит из двух каталитических (С) и двух регуляторных (R) субъединиц.
Связывание четырех молекул цАМФ с регуляторными субъединицами приводит к диссоциации двух молекул С,
т. е. к активной форме РКА, образующейся из димера регуляторных субъединиц, связанных с цАМФ.
На нижнем рисунке показано, что кооперативное связывание четырех молекул цАМФ приводит к резкой активации киназы.
При увеличении концентрации цАМФ только в 10 раз, активность киназы возрастает с 10 до 90%.
Появление порога объясняется небольшими изменениями активности при низких концентрациях цАМФ.

клетка превращает один тип сигнала или стимула в другой.

1.взаимодействие внешнего агента (стимула) с клеточным рецептором,

2.активация эффекторной молекулы, находящейся в мембране и отвечающей за генерацию вторичныхмессенджеров,

3. образование вторичныхмессенджеров,

4.активация мессенджерами белков-мишеней, вызывающих генерацию следующих мессенджеров,

5.исчезновение мессенджеров.

Вторичные мессенджеры - это внутриклеточные вещества, концентрация которых строго контролируется гормонами-нейромедиаторами и другими внеклеточными сигналами - первичными мессенджерами (firstmessengers).

В качестве агониста рецептора клетка может использовать специально синтезированные соединения пептидной природы или использовать свои внутриклеточные метаболиты, которые отсутствуют в экстраклеточной среде. Кофермент АТР и глутамат, действующие экстраклеточно, являются мощными нейротрансмиттерами. Природные экстраклеточные лиганды, которые взаимодействуют с рецепторами и активируют их, называют первичными мессенджерами. Они могут быть подразделены на гормоны, нейротрансмиттеры, цитокины, лимфокины, факторы роста, липофильные молекулы имеющие рецепторы, хемоаттрактанты и.т.д. Каждый из этих терминов представляет класс агентов, действующих достаточно специфично. Тем не менее, существуют примеры многофункциональности первичных мессенджеров: АТР и глутамат являются нейротрансмиттерами, когда они секретируются в синапсах. Гормоны пищеварительного тракта, такие как гастрин, холецитокинин и секретин в центральной нервной системе осуществляют многообразные функции нейромодуляторов, влияя на высвобождение других нейротрансмиттеров. Соматостатин, идентифицированный первоначально как агент гипоталамуса, подавляющий секрецию гормона роста, также функционирует в центральной нервной системе как нейротрансмиттер и нейромодулятор. Более того, он является паракринным агентом для клеток поджелудочной железы и гормоном для печени. Фактор роста тромбоцитов TGFb действует также как хемоатрактант и как ингибитор роста. Тромбин является фактором роста, но также вовлекается в свертывание крови как активатор функции тромбоцитов.

Механизмы, преобразующие внешние сигналы во внутриклеточные, находятся в плазматической мембране клетки. Восприятие клетками внешних сигналов в основном происходит благодаря взаимодействию внешних факторов с клеточными рецепторами, расположенными на наружной мембране клеток. Рецепторы распознают и связывают внешний сигнал (сигнальный агент - лиганд) и приводят в дейcтвие внутриклеточные пути передачи информации, ведущие к запуску и регуляции различных внутриклеточных процессов.

Внешний сигнальный агент, называемый первичным посредником, как правило, не проникает внутрь клетки, а специфически взаимодействует с рецепторами наружной клеточной мембраны. В качестве первичных посредников выступают различные химические соединения (гормоны, нейромедиаторы, газотрансмиттеры и др.) или физические факторы (квант света). Однако существуют гидрофобные гормоны (стероидные и тиреоидные), которые способны проникать внутрь клетки, преодолевая при этом липидный бислой, и взаимодействовать там с растворимыми рецепторными белками. Таким же механизмом действия обладают малые молекулы - NO и CO.

Если внешняя сигнальная молекула воздействует на рецепторы клеточной мембраны и активирует их, то последние передают полученную информацию на систему белковых компонентов мембраны, называемую каскадом передачи сигнала. Мембранные белки каскада передачи сигнала подразделяют на:

белки-преобразователи, связанные с рецепторами

ферменты-усилители, связанные с белками-преобразователями (активируют вторичные внутриклеточные посредники, переносящие информацию внутрь клетки).

Так действуют рецепторы, сопряженные с G-белками. Другие рецепторы (ионные каналы, рецепторы с протеинкиназной активностью) сами служат умножителями.

Клеточный цикл его периоды

Клеточный цикл - это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления.

Таким образом клеточный цикл составляют два периода:

1) период клеточного роста, называемый " интерфаза ", и

2) период клеточного деления, называемый " фаза М " В свою очередь, в каждом периоде выделяют несколько фаз

Обычно интерфаза занимает не меньше 90% времени всего клеточного цикла. Например, у быстро делящихся клеток высших эукариот последовательные деления происходят один раз в 16-24 часа, и каждая фаза М длится 1-2 часа. Большая часть компонентов клетки синтезируется на протяжении всей интерфазы, это затрудняет выделение в ней отдельных стадий

В интерфазе выделяют фазу G 1 , фазу S и фазу G 2 . Период интерфазы, когда происходит репликация ДНК клеточного ядра, был назван " фаза S " Период между фазой М и началом фазы S обозначен как фаза G 1 , а период между концом фазы S и последующей фазой М - как фаза G 2 .

Период клеточного деления (фаза М) включает две стадии: митоз (деление клеточного ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы). В свою очередь, митоз делится на пять стадий Описание клеточного деления базируется на данных световой микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой и на результатах световой и электронной микроскопии фиксированных и окрашенных клеток.

Вторичные мессенджеры

Вторичные посредники (second messengers, вторичные мессенджеры) - это компоненты системы передачи сигнала в клетке , малые сигнальные молекулы. Вторичные посредники являются компонентами каскадов передачи сигнала быстро образуются и далее активируют эффекторные белки, которые опосредуют ответ клетки. К наиболее распространенным вторичным посредникам относятся цАМФ и другие циклические нуклеотиды , ионы кальция, оксид азота .

Классификация

Вторичные посредники классифицируют по растворимости в воде и размеру молекулы

Гидрофобные молекулы - нерастворимые в воде молекулы, например, диацилглицерол , инозитолтрифосфат , фосфатидилинозитолы - связаны с мембраной и могут диссоциировать в околомембранное пространство, где связывают и регулируют активность белков, связанных с мембраной;
Гидрофильные молекулы - водорастворимые молекулы, например, цАМФ , цГМФ , Ca 2+ - находятся в цитозоле;
Газы - оксид азота (), оксид углерода () - могут переходить из цитозоля через клеточные мембраны.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Вторичные мессенджеры" в других словарях:

- (вторичные мессенджеры, англ. second messengers) это малые сигнальные молекулы, компоненты системы передачи сигнала в клетке. Вторичные посредники являются компонентами каскадов передачи сигнала, быстро образуются и далее активируют… … Википедия

Фосфолипид Фосфолипиды сложные липиды, сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы … Википедия

Синапсы, в которых передача возбуждения осуществляется посредством ацетилхолина. Содержание 1 Биохимия 2 Виды холинорецепторов … Википедия

Фосфолипиды сложные липиды, сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы. Содержание 1 Классификация фосфолипидов … Википедия

Листинг - (Listing) Листинг это совокупность процедур по допуску ценных бумаг к обращению на фондовой бирже Определение листинга, преимущества и недостатки листинга, виды листинга, этапы процедуры листинга, котировальный список листинга, делистинг… … Энциклопедия инвестора

Книги

Атлас по физиологии. В 2-х томах. Том 1. Учебное пособие , Камкин Андрей Глебович, Киселева Ирина Сергеевна. Атлас представляет собой книгу, в рисунках и текстовой части которой даны представления не только о функциях организма, но и показаны механизмы этих функций на органном, тканевом, клеточном,…
Атлас по физиологии. В 2-х томах. Том 2. Учебное пособие , Камкин Андрей Глебович, Киселева Ирина Сергеевна. В атласе даны представления не только о функциях организма, но и показаны механизмы этих функций на органном, тканевом, клеточном, мембранном и молекулярном уровнях, изложенные на основе…