Тема 4

Роль мембранных липидов в регуляции

метаболизма

•Как фазовые переходы липидов

влияют на активность

мембранных белков

Загадка субстрата

АТФ

ГТФ

УТФ

График Аррениуса для транспортера

глюкозы и аминокислот

Транспортаминокислот

Транспорт глюкозы

•Изоформы Na/K-АТРазы

Изоформы Na/K-насоса

Ткани 1 2 3 4 1 2 3

Почки + +

Тимус + +

Легкие + + +

Печень + + +

Сердце + + +

Скелетная мышца

+ + + + +

Гипофиз + + +

Семенники + + +

Мозг + + + + +

•В островках Лангерганса ингибирование 2-изоформы Na-насоса тормозит транспорт инсулина

Две конформации

фермента и сродство к уабаину

E2

E1

Вид уабаиновой кривой указывает на наличие разных изоформ фермента с

разной чувствительностью

-10

10

30

50

70

90

110

1,0E-10 1,0E-09 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03

Na/

K-А

ТР

аse

, %

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3

Ouabain, -LgC

АТФазная (1) и транспортная (2)функции Na/K-насоса нейрональных клеток

1 2

+

Окислительная устойчивость разных изоформ фермента

Активность, %

Время инкубации с перекисью

100

75

50

25

10 20 30 40 50 мин

Почки

Мозг

40

50

60

70

80

90

100

110

Контроль Н202 Н202+ДТТУ

ро

ве

нь

SH

-гр

уп

п, % Е1

Е2

Корреляция между генерацией АФК и ингибированием Na/K-ATФазы в

нейрональной клетке

0

20

40

60

80

100

120

140

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

mM NMDA

Na/K-ATPase, %

Mean FL, Arb. U.

NMDA+MK-801

ROS

Изменение вида уабаиновой кривой после активации нейронов NMDA

-10

10

30

50

70

90

110

1,0E-10 1,0E-09 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03

Na/

K-А

ТР

аse

, %

-10

10

30

50

70

90

110

1,0E-10 1,0E-09 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03

Na/K

-АТР

аse,

%

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3

Ouabain, -LgC

-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3

Ouabain, -LgC

Control + NMDA

Изоформы Na-насоса в сердце

Изоформы Na-насоса в сердце

BA

Ложная операция Ишемия

Вторичные посредникиВторичные посредники

Пути передачи информации

Путь от рецепторов внутрь клетки

В липидных рафтах концентрируются мембранные рецепторы

Вторичные посредникиВторичный мессенджер

Источник Внутриклеточные мишени

Механизм «уборки»

Ca2+ Плазматическая мембрана:электроуправляемые Ca2+- каналы,Различные лиганд-зависимые

каналыЭндоплазматический

ретикулум:ИФ3 рецепторы,

Рианодиновые рецепторы

Кальмодулин, протеинкиназы, протеинфосфатазы, ионные каналы, синаптотагмин, многие другие Ca-связывающие белки

Плазматическая мембрана:

Na/Ca-обменник,Ca-насосЭндоплазматический

ретикулум:Ca-насос; Митохондрии:Са-транспортер

цАМФ Аденилатциклаза действует на АТФ

Протеинкиназа А, Каналы, регулируемые

циклическими нуклеотидами

Фосфодиэстераза цАМФ

цГМФ Гуанилатциклаза (субстрат - ГТФ)

Протеинкиназа С, Каналы, регулируемые

циклическими нуклеотидами

Фосфодиэстераза цГМФ

ИФ3Фосфолипаза С (субстрат - ФИФ2)

ИФ3 рецепторы

эндоплазматического ретикулума

Фосфатазы

ДАГ

АФК

Фосфолипаза С (субстрат ФИФ)

Дыхательная цепь, НАДФН оксидазы,Метаболичсеские ферменты

Протеинкиназа С

МАР киназа

Различные ферменты

Антиоксидантная система

Мишени вторичных посредниковКласс Подкласс Семейство СЕ состав Регуляторы

ПК А, G, C цНМФ зависимые цАМФ зависимые R2C2 цАМФ, фосфорилирование

цГМФ зависимые C2

ФЛ зависимые Са-зависимые С Диацилгдицерол, фосфолипиды, Са

Са независимые

Са-кальмодулин ПК Истинные полифункциональные

Киназа фосфорилазы (CRR’R”)4 Са, кальмодулин, фосфорилирование

АМФ зависимые ПК R”4СR’R” АМФ, фосфорилирование

ПК С, М, G Циклин-зависимые ПК СR Фосфорилирование

МАР киназы Стресс-активируемые киназы. р42(р44) киназы

С Фосфорилирование

Киназы гликогенсинтетазы

Киназы гликогенсинтазы, казеинкиназа II

С Фосфорилирование

Тирозиновые ПК растворимые Более 10 семейств (srk, brk, tec, csk, fes, abl, jak и т.д.)

С Регуляторные белки

мембраносвязанные R2C2 Гормоны

Киназы МАР киназы Гормоны, фосфорилирование

Казеинкиназы С Mg

Как протеинкиназы вовлекаютсяв передачу сигнала

От рецепторов к протеинкиназам

Gene expression

Пополнение в семействе

вторичных посредников

Пополнение в семействе

вторичных посредников

Обмен арахидоновой кислоты

Сигнал

Пути образования ключевых сфинголипидов

ЦЕРАМИД

Серин + пальмитоил-соАСФИНГОМИЕЛИН

Сфингомиелиназа

СМ-синтаза

Церамид-1-фосфат

СФИНГОЗИН-1-ФОСФАТ

церамидкиназа

СФИНГОЗИН

Церамидаза

фосфатидилхолин

ДАГ

сфингозинкиназа

de novo

Гликозил-церамид

Лактозил-церамид

Церамид-1-фосфат

церамидкиназа

Биологические эффекты некоторых сфинголипидов

ЦЕРАМИД

СФИНГОЗИН

СФИНГОЗИН-1-ФОСФАТ

церамидаза церамидсинтаза

сфингозинкиназа

сфингозинфосфатаза

Угнетение ростаАпоптозСтарениеДифференцировка

Угнетение ростаАпоптоз

ПролиферацияРост клетокАнгиогенезВоспаление

СФИНГОМИЕЛИН

СФИНГОЗИНКИНАЗА

+ -

СФИНГОЗИН СФИНГОЗИН-1-ФОСФАТ

Проапоптотические факторы Фактор пролиферации

Провоспалительные цитокиныПотенциальные митогены

ЛПНП (атерогенез)Тирозинкиназные рецепторы (транслокация SK к мембране)

SK-interacting proteins (SKIP)Проапоптотические агенты

(Bim, Bax, Bad)TNF-a, повреждения ДНК(протеолиз; через p53)

ЦЕРАМИД

Сфингозин – новый класс мессенджеров?

Еще один класс вторичных

посредников – свободные радикалы

Внутриклеточный сигналинг при

участии G-белков

Внутриклеточный сигналинг при

участии G-белков

GDPGDP

Функции метаботропных рецепторов

Modification ofModification ofionotropic receptorsionotropic receptors

the signal transduction m achine

N

C

I II III IV V VI VII


notes

G protein coupled receptors can be considered truly signaling m achines......

Consider........

N

C


G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

Arr


notes

Signaling through G proteins.......

and the m ore recently discovered -arrestin sw itch to Src kinase signaling .

These can be considered general m echanism s.

N

C


G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

pPRO

hom

er

SH3

h o m e r

IP3R

Ca 2+

Arr


notes

and now for som e other transm em brane signaling possib ilities....

Consider a po ly-pro line reg ion (pPro) in the C-term inal region of the m etabotropic g lu tam ate receptor

This has been show n to link to IP3 receptors via dim ers of the scaffo ld protein Hom er.

It rem ains to be established if th is is a true signaling m echanism ....

N

C


G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

pPRO

hom

er

SH3

h o m e r

IP3R

Ca 2+

pPRO

G rh2

Nck

SH3Arr


M APK

notes

Som e C lass A receptors have been show n to utilize a pPro reg ion in the 3rd intracellular loop.....

to hook up with the adapter proteins Nck and G rh2.

For som e receptors this has been show n to ultim ately link up w ith M AP K inases

as a true transm em brane signaling m echanism .

N

C


G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

pPRO

hom

er

SH3

h o m e r

IP3R

Ca 2+

pPRO

G rh2

Nck

SH3

InaDPDZ

PLC PKCTRP

Arr


M APK

notes

Som e C lass A receptors have been show n to link via their C -term inal w ithPDZ-contain ing proteins such as the scaffold pro tein InaD .

This in turn can link up w ith various effector proteins on the m em brane, such as enzym es or ion channels.

This has not yet been estab lished as a true signaling m echanism .

N

C


G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

pPRO

hom

er

SH3

h o m e r

IP3R

Ca 2+

pPRO

G rh2

Nck

SH3

InaDPDZ

PLC PKCTRP

CNHERF

Arr


Na+/H+ exchanger

M APK

notes

Another exam ple is the -adrenergic receptor linking w ith the Na + /H+ exchangerregulatory factor (NHE RF)....

As the nam e suggests, th is regulates the activity o f a Na +/H+ exchanger on the m em brane.

This has been established as a true signaling m echanism for the -adrenergic receptor.

N

C


G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

pPRO

hom

er

SH3

h o m e r

IP3R

Ca 2+

pPRO

G rh2

Nck

SH3

InaDPDZ

PLC PKCTRP

CNHERF

Arr

CcNOS

arginine

NO


Na+/H+ exchanger

M APK

notes

Yet another exam ple is the serotonin 2B receptor linking w ithconstitutive NO S.

There is good evidence that th is is a true physiological m echanismfor regulated generation o f N O.

N

C



G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

pPRO

hom

er

SH3

h o m e r

IP3R

Ca 2+

pPRO

G rh2

Nck

SH3

InaDPDZ

PLC PKCTRP

CNHERF

Arr

CcNOS

arginine

NO

eNOS

?

NPxxY

ARF

RhoPLD

Na+/H+ exchanger

M APK

notes

Finally, we have a Asn-Pro-X-X-Tyr m otif in the 7th trans-m em brane reg ion of som e C lass A receptors....

This site can bind to and activate the sm all G proteins ARF and Rho,w hich in turn activate phospholipase D (PLD).

This is believed to be a true signaling m echanism .

N

C



G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

pPRO

hom

er

SH3

h o m e r

IP3R

Ca 2+

pPRO

G rh2

Nck

SH3

InaDPDZ

PLC PKCTRP

CNHERF

Arr

CcNOS

arginine

NO

eNOS

?

NPxxY

ARF

RhoPLD

Na+/H+ exchanger

M APK

notesGPC Rs are truly rem arkable signal transduction m achines.

In sum m ary.....

N

C



G

effectors

P P

SRC

generalm echanism s

pPRO

hom

er

SH3

h o m e r

IP3R

Ca 2+

pPRO

G rh2

Nck

SH3

InaDPDZ

PLC PKCTRP

CNHERF

Arr

CcNOS

arginine

NO

eNOS

?

NPxxY

ARF

RhoPLD

Na+/H+ exchanger

M APK

end of slide showb. jenks, 2001

Конец лекции

α1 и α4 изоформы Na/K-АТPазы экспрессируются в сперматозоидах крыс

Вестерн-блот гибридизация с антителами к разным изоформам

Семенники Сперма из придатков

семенников

Эритроциты Мозг

Ингибирование подвижности сперматозоидов уабаином

Тема 4

Documents

Transcript of Тема 4