Kaj je sistem adenilat ciklaze?

Hormoni delujejo kot povezovalni elementi, ki povezujejo različne regulativne mehanizme in metabolni proces v organih. Igrajo vlogo kemičnih posrednikov, ki zagotavljajo prenos signalov, ki izvirajo iz različnih organov in v osrednjem živčnem sistemu. Celice se drugače odzivajo na ukrepanje

Ormoni.

Skozi sistem adenilat ciklaze elementi vplivajo na hitrost biokemijskih procesov v ciljni celici. Razmislimo o tem sistemu podrobno.

Fiziološki učinek

Odziv celic na delovanje hormonov je odvisen od njegove kemične strukture in tudi vrste celic, na kateri deluje.

Koncentracija hormonov v krvi je nizka. Za zagon mehanizem aktivacije encimov, ki vključuje sistem adenilat ciklaze jih je treba prepoznati, nato pa se vežejo na specifične proteine, specifične za receptorje.

Fiziološki učinek določajo različni dejavniki, na primer koncentracija hormona. Določeno je s hitrostjo njegove inaktivacije v razpadanju, ki se odvija predvsem v jetrih, in s hitrostjo izločanja skupaj z metaboliti. Fiziološki učinek je odvisen od stopnje afinitete hormona do nosilnih proteinov. Ščitniki in steroidni elementi se skupaj s proteini gibljejo vzdolž krvnega obtoka. Odločilni dejavniki so tudi število in vrsta receptorjev na ciljnih celicah.

Spodbujanje signalov

Procesi sinteze in izločanja hormonov spodbujajo notranji in zunanji impulzi, usmerjeni v centralni živčni sistem. Po nevronih ti signali vstopajo v hipotalamus. Tu spodbujajo sintezo statinov in liberinov (peptidnih sproščujočih hormonov). V nasprotju s tem zavirajo (zavirajo) ali spodbujajo sintezo in izločanje elementov v prednjemu delu hipofize. Te kemikalije imenujemo trojni hormoni. Spodbujajo proizvodnjo in izločanje elementov v perifernih endokrinih žlezah.

Znaki hormonov

Tako kot druge molekule signalizacije ti elementi delijo številne skupne značilnosti. Hormoni:

• Izoliramo iz celic, ki jih proizvajajo, v zunajcelični prostor.
• Ne uporabljajte kot vir energije.
• Niso strukturni elementi celic.
• Imajo sposobnost vzpostaviti specifičen odnos s celicami, ki imajo specifične receptorje za določen hormon.
• Odlikuje jih visoka biološka aktivnost. Tudi v majhnih koncentracijah lahko hormoni učinkovito vplivajo na celice.

Ciljne celice

Njihovo interakcijo s hormoni zagotavljajo posebni receptorski proteini. Nahajajo se na zunanji membrani, v citoplazmi, na jedrski membrani in drugih organelih.

V kateremkoli beljakovinskem receptorju sta dve domeni (mesta). Zaradi njih se izvajajo naslednje funkcije:

• Priznanje hormona.
• Transformacija in prenos prejetega impulza v celico.

Značilnosti receptorjev

V eni od domen beljakovin je regija komplementarna (komplementarna) z nekaterim elementom signalne molekule. Vezava receptorja z njim je podobna postopku tvorbe kompleksa encima-substrata in je določena s kazalcem afinitetne konstante.

Večina receptorjev do danes ni dovolj raziskana. To je posledica zapletenosti njihove izolacije in čiščenja ter izredno nizke vsebnosti celic vsake vrste receptorja. Vendar pa je znano, da je interakcija hormonov s receptorji fizikalno-kemične narave. med njimi nastanejo hidrofobne in elektrostatične vezi.

Medsebojno delovanje hormona in receptorja spremljata konformacijska sprememba slednjega. Posledično se aktivira kompleks signalne molekule s receptorjem. Biti v aktivnem stanju, je sposoben izzvati določen znotrajcelični odziv na vhodni signal. Če se moti sinteza ali sposobnost receptorjev za interakcijo s signalnimi molekulami, obstajajo bolezni - endokrine motnje.

Lahko so povezani z:

• Nezadostna sinteza.
• Sprememba strukture beljakovinskih receptorjev (genetskih motenj).
• Blokiranje receptorjev s protitelesi.

Vrste interakcij

Razlikujejo se glede na strukturo molekule hormona. Če je lipofilna, lahko prodre skozi lipidni sloj v zunanjo membrano tarč. Primeri so steroidni hormoni. Če so dimenzije molekule pomembne, ne more prodreti v celico. Zato so receptorji za lipofilne hormone znotraj tarč in za hidrofilne hormone - zunaj, na zunanji membrani.

"Drugi mediatorji"

Odziv na hormonski signal hidrofilnih molekul zagotavlja intracelularni mehanizem impulznega prenosa. Deluje na račun tako imenovanih drugih posrednikov. Nasprotno pa so molekule hormonov zelo različne v obliki.

Kot "drugega obveščevalca" deluje ciklične nukleotide (cAMP in cGMP) kalmodulin (kalcij-vezavni protein), kalcija, inozitol trifosfat, encimov, ki sodelujejo pri sintezi cikličnih nukleotidov in proteinske fosforilacije.

Delovanje hormonov skozi sistem adenilat ciklaze

Obstajajo dva glavna načina prenosa impulza na ciljne celice od signalnih elementov:

• Sistem adenilat-klase (gvanilat ciklaza).
• Fosfinozeitski mehanizem.

V Ljubljani shema hormonov skozi sistem adenilat ciklaze vključeni: G proteina, protein kinaza, receptorski protein, gvanozin trifosfat, encim adenilat heptaza. Poleg teh snovi je ATP potreben za normalno delovanje sistema.

Receptor, G proteina, v bližini katere se nahajajo GTP in adenilat ciklaza, je vdelana v celično membrano. Ti elementi so v ločenem stanju. Po nastanku kompleksa signalne molekule in receptorskega proteina se spremeni konformacija proteina G. Kot rezultat, ena od njenih podenot pridobi sposobnost za interakcijo z GTP.

Nastala kompleksna "G protein + GTP" aktivira adenilat ciklazo. To pa nato začne pretvarjati ATP molekule v cAMP. Sposoben je aktivirati specifične encime - beljakovinske kinaze. Zaradi tega se katalizirajo reakcije fosforilacije različnih proteinskih molekul s sodelovanjem ATP. Sestava beljakovin v tem primeru vključuje ostanke fosforne kisline.

Zaradi mehanizma delovanja hormonov v sistemu adenilat ciklaze se aktivnost fosforiliranega proteina spreminja. V različnih vrstah celic je učinek na proteine ​​različnih funkcionalnih aktivnosti: jedrske ali membranske molekule, pa tudi encimi. Zaradi fosforilacije lahko beljakovine postanejo funkcionalno aktivne ali neaktivne.

Sistem adenilat ciklaze: biokemija

Zaradi zgoraj opisanih interakcij se stopnja biokemijskih procesov v ciljno raznolikosti spreminja.

Povedati je treba o nepomembnem trajanju aktivacije adenilat ciklaza. Bronost je posledica dejstva, da se v proteinu G po aktiviranju z encimsko aktivnostjo GTP-ase začne manifestirati. Obnavlja konformacijo po hidrolizi GTP in preneha vplivati ​​na adenilat ciklazo. To vodi do prenehanja reakcije tvorbe cAMP.

Inhibicija

Poleg neposrednih udeležencev adenilat ciklaza, v nekaterih ciljih obstajajo receptorji, povezani z molekulami G, kar vodi k zaviranju encima. Adenilacetoklaza zavira kompleks "GTP + G protein".

Ko se cAMP ustavi, se takoj ustavi fosfoliza. Dokler obstajajo molekule, se bo aktivacija protein kinaz nadaljevala. Za ustavitev delovanja cAMP celic uporabite poseben encim - fosfodiesteraza. Katalizira hidrolizo 3 `, 5`-ciklo-AMP do AMP.

Nekatere spojine, ki imajo depresivni učinek na fosfodiesterazo (na primer teofilin, kofein), prispevajo k ohranjanju in povečanju koncentracije ciklo-AMP. Pod vplivom teh snovi, trajanje aktivacije adenilat ciklaza messenger sistem. Z drugimi besedami, delovanje hormona je okrepljeno.

Inositol trifosfat

Razen sistem za transdukcijo signala adenilat ciklaze, obstaja še en mehanizem za prenos signalov. Vključuje kalcijeve ione in inositol trifosfat. Slednje je snov, pridobljena iz inositolfosfatida (kompleksen lipid).

Inozitol trifosfat tvori pod vplivom fosfolipaze "C", poseben encim, ki je aktivirano s konformacijske spremembe znotrajcelično domeno membran receptorskih celic.

Zaradi delovanja tega encima se fosfetorska vez molekule fosfatidil-inozitol-4,5-bisfosfata hidrolizira. Zato se oblikujejo inozitol trifosfat in diacilglicerin. Njihova izobrazba vodi v povečanje vsebine ioniziran kalcij v kletki. To spodbuja aktivacijo različnih molekul, odvisnih od kalcija, vključno s proteinsko kinazo.

V tem primeru, tako kot pri zagonu adenilat ciklaza, fosforilacija proteinov deluje kot ena od faz impulznega prenosa znotraj celice. Privede do fiziološke reakcije celice na delovanje hormona.

Vezni element

Pri delovanju fosfoinozitidnega mehanizma sodeluje poseben protein, kamnolodulin. Tretjino njegove sestave so negativno nabite aminokisline (Asn, Glu). V zvezi s tem je sposoben aktivno vezati Ca + 2.

V eni molekuli kamnolodulina je 4 veznih mest. Zaradi interakcije s Ca + 2 se konformacijske spremembe začnejo v molekuli calmodulina. Kot rezultat, kompleks "Ca + 2-kalmodulin" pridobi sposobnost za regulacijo aktivnosti številni encimi fosfodiesteraze, adenilat ciklaze, Ca + 2, Mg 2 + - ATPaze, kot tudi različne proteinske kinaze.

Ponudbe

V različnih celicah pod vplivom kompleksnega "Ca + 2-kalmodulin" na izocimov encima (npr adenilat tipa ciklaze) v enem primeru aktiviranja se opazuje, in drugi - inhibicija cAMP postavitev. To je posledica dejstva, da lahko alosterijski centri v izoencima vključujejo različne aminokislinske radikale. Zato bo njihov odziv na vpliv kompleksa drugačen.

Napredno

Kot je razvidno, v adenilat ciklaza, in "drugi posredniki" sodelujejo v zgoraj opisanih postopkih. Pri delovanju fosfojozitidnega mehanizma so:

• Ciklični nukleotidi. Kot v adenilat ciklaza so c-HMF in c-AMP.
• Kalcijev ioni.
• Kompleks "Sa-Kalomodulin".
• Diacilglicerol.
• Inositol trifosfat. Ta element sodeluje tudi pri prenosu signala v adenilat ciklaza.

Mehanizmi signalizacije iz molekul hormonov znotraj ciljev s sodelovanjem zgoraj omenjenih posrednikov imajo več skupnih značilnosti:

• Ker je eden od stopenj prenosa informacij postopek fosforilacije beljakovin.
• Aktivacija se ustavi pod vplivom posebnih mehanizmov. Sprožijo jih udeleženci samih procesov (pod vplivom mehanizmov negativnih povratnih informacij).

Zaključek

Hormoni delujejo kot glavni humoralni regulatorji fizioloških funkcij v telesu. Proizvajajo jih v endokrinih žlezah ali jih proizvajajo specifične endokrine celice. Hormoni se izločajo v limfo, kri in imajo oddaljene (endokrine) učinke na ciljne celice.

Trenutno so lastnosti teh molekul temeljito raziskane. Znani so procesi njihove biosinteze, pa tudi osnovni mehanizmi vpliva na telo. Vendar pa še vedno obstaja veliko nerešenih skrivnosti, povezanih z značilnostmi interakcije hormonov in drugih spojin.