Rice. 3. Šema za stimulaciju razgradnje glikogena povećanjem nivoa cAMP
Signali citoskeleta
CAMP regulirana kaskadna shema interakcija enzima izgleda složena, ali u stvarnosti je još složenija. Konkretno, receptori povezani sa primarnim glasnicima utiču na aktivnost adenilat ciklaze ne direktno, već preko takozvanih G-proteina (slika 4), radeći pod kontrolom gvanin trifosforne kiseline (GTP).
Šta se dešava kada se iz nekog razloga poremeti normalna povezanost događaja? Primjer bi bila kolera. Vibrio cholerae toksin utiče na nivoe GTP i utiče na aktivnost G proteina. Kao rezultat toga, nivo cAMP-a u crijevnim stanicama oboljelih od kolere je konstantno visok, što uzrokuje prelazak velikih količina natrijumovih jona i vode iz ćelija u lumen crijeva. Posljedica toga je iscrpljujuća dijareja i gubitak vode iz tijela.
Normalno, pod uticajem enzima fosfodiesteraze, cAMP u ćeliji se brzo inaktivira, pretvarajući se u neciklični adenozin monofosfat AMP. Tok druge bolesti, velikog kašlja, uzrokovane bakterijom Bordetella pertussis, praćen je stvaranjem toksina koji inhibira konverziju cAMP u AMP. To dovodi do neugodnih simptoma bolesti - crvenila grla i kašlja koji dovodi do povraćanja.
Na aktivnost fosfodiesteraze, koja pretvara cAMP u AMP, utiču, na primer, kofein i teofilin, koji izazivaju stimulativni efekat kafe i čaja.
Raznolikost efekata cAMP i načina regulacije njegove koncentracije u ćelijama čini ga univerzalnim sekundarnim glasnikom koji igra ključnu ulogu u aktivaciji različitih protein kinaza.
U različitim ćelijama cAMP može dovesti do potpuno različitih efekata. Ovo jedinjenje ne samo da učestvuje u razgradnji glikogena i masti, već i ubrzava rad srca, utiče na opuštanje mišića, kontroliše intenzitet lučenja i brzinu apsorpcije tečnosti. On je sekundarni glasnik za čitav niz različitih hormona: adrenalin, vazopresin, glukagon, serotonin, prostaglandin, hormon koji stimulira štitnjaču; cAMP djeluje u ćelijama skeletnih mišića, srčanog mišića, glatkih mišića, bubrega, jetre i trombocita.
Postavlja se razumno pitanje: zašto različite ćelije različito reaguju na cAMP? Može se formulisati i na drugi način: zašto se, kada se koncentracija cAMP-a poveća u različitim ćelijama, aktiviraju različite protein kinaze, koje fosforiliraju različite proteine? Ova situacija se može ilustrovati sljedećom analogijom. Zamislite da se razni posjetioci - ligandi i primarni glasnici - neprestano približavaju vratima kancelarije. U isto vrijeme zvone jedno zvono: čuje se signal - sekundarni glasnik. Kako zaposleni u objektu mogu utvrditi ko je tačno došao u posjetu i kako reagovati na ovog posjetitelja?
Misterija jona kalcijuma
Hajde da prvo razmotrimo šta se dešava sa drugim izuzetno uobičajenim sekundarnim glasnikom - kalcijumom, odnosno njegovim jonima. Njihova ključna uloga u brojnim biološkim reakcijama prvi put je dokazana davne 1883. godine kada je Sidney Ringer primijetio da se izolirani mišići žabe ne kontrahiraju u destilovanoj vodi. Da bi se mišić kontrahirao kao odgovor na električnu stimulaciju, potrebno mu je prisustvo jona kalcija u svom okruženju.
Redoslijed glavnih događaja koji se dešavaju tokom kontrakcije skeletnih mišića sada je dobro poznat (slika 5). Kao odgovor na električni impuls koji stiže do mišića duž aksona nervne ćelije, unutar mišićne ćelije otvaraju se rezervoari jona kalcijuma - miofibrili - membranske cisterne, u kojima koncentracija jona kalcijuma može biti hiljadu ili više puta veća nego u citoplazma (slika 6). Oslobođeni kalcij se vezuje za protein troponin C, koji je povezan sa aktinskim filamentima koji oblažu unutrašnju površinu ćelije. Troponin (slika 7) igra ulogu blokatora koji sprečava klizanje miozinskih filamenata duž aktinskih filamenata. Kao rezultat dodavanja kalcija troponinu, blok se odvaja od filamenta, miozin klizi duž aktina, a mišić se kontrahira (slika 8). Čim se kontrakcija završi, posebni proteini - kalcijum ATPaze - pumpaju jone kalcija natrag u intracelularne rezervoare.
Na koncentraciju intracelularnog kalcija utječu ne samo nervni impulsi, već i drugi signali. Na primjer, to može biti cAMP, koji nam je već poznat. Kao odgovor na pojavu adrenalina u krvi i odgovarajuće povećanje koncentracije cAMP u stanicama srčanog mišića, u njima se oslobađaju ioni kalcija, što dovodi do povećanja broja otkucaja srca.
Supstance koje utiču na kalcij takođe mogu biti sadržane direktno u ćelijskoj membrani. Kao što je poznato, membrana se sastoji od fosfolipida, među kojima jedan - fosfoinozitol-4,5-difosfat - igra posebnu ulogu. Pored inozitola, molekula fosfoinozitola-4,5-difosfata sadrži dva duga ugljikovodična lanca koja se sastoje od 20 i 17 atoma ugljika (slika 9). Pod uticajem određenih ekstracelularnih signala i pod kontrolom čitaocima već poznatih G-proteina, oni se odvajaju, što rezultira stvaranjem dva molekula - diacilglicerola i inozitol trifosfata. Potonji je uključen u oslobađanje intracelularnog kalcijuma (slika 10). Ova vrsta signalizacije se koristi, na primjer, u oplođenim kandžastim žabljim jajima.
Prodiranje prvog od mnogih spermatozoida u jaje spremno za oplodnju uzrokuje stvaranje inozitol trifosfata u njegovoj membrani. Kao rezultat toga, joni kalcijuma se oslobađaju iz unutrašnjih rezervoara i membrana oplođene jajne ćelije trenutno nabubri, prekidajući put u jaje za manje srećnu ili manje efikasnu spermu.
Kako nešto tako jednostavno kao što je jon kalcija može regulisati aktivnost proteina? Pokazalo se da se unutar ćelije vezuje za poseban protein, kalmodulin (slika 11). Ovaj prilično veliki protein, koji se sastoji od 148 aminokiselinskih ostataka, poput cAMP, pronađen je u gotovo svim proučavanim stanicama.
Molekul hormona se obično naziva primarnim medijatorom regulatornog efekta ili ligandom. Molekuli većine hormona vezuju se za receptore specifične za njih na plazma membranama ciljnih ćelija, formirajući kompleks ligand-receptor. Za peptid, proteinske hormone i kateholamine, njegovo formiranje je glavna početna karika u mehanizmu djelovanja i dovodi do aktivacije membranskih enzima i stvaranja različitih sekundarnih glasnika hormonskog regulatornog djelovanja, koji svoje djelovanje ostvaruju u citoplazmi, organelama. i jezgro ćelije. Među enzimima koje aktivira ligand-receptorski kompleks opisani su: adenilat ciklaza, gvanilat ciklaza, fosfolipaze C, D i A2, tirozin kinaze, fosfat-tirozin fosfataze, fosfoinozitid-3-OH-reonin kinaza, serintinaza, itd. Sekundarni glasnici, nastali pod uticajem ovih membranskih enzima su: 1) ciklični adenozin monofosfat (cAMP); 2) ciklični gvanozin monofosfat (cGMP); 3) inozitol-3-fosfat (IPZ); 4) diacilglicerol; 5) oligo (A) (2,5-oligoizoadenilat); 6) Ca2+ (jonizovani kalcijum); 7) fosfatidna kiselina; 8) ciklična adenozin difosfat riboza; 9) NO (dušikov oksid). Mnogi hormoni, formirajući komplekse ligand-receptor, uzrokuju istovremenu aktivaciju nekoliko membranskih enzima i, shodno tome, sekundarnih glasnika.
Mehanizmi djelovanja peptida, proteinskih hormona i kateholamina. Ligand. Značajan dio hormona i biološki aktivnih supstanci stupa u interakciju s familijom receptora povezanih s G-proteinima plazma membrane (andrenalin, norepinefrin, adenozin, angiotenzin, endotel, itd.).
Osnovni sistemi sekundarnih posrednika.
Sistem adenilat ciklaze - cAMP. Membranski enzim adenilat ciklaza može se naći u dva oblika - aktiviranom i neaktiviranom. Aktivacija adenilat ciklaze nastaje pod uticajem hormonsko-receptorskog kompleksa čije stvaranje dovodi do vezivanja guanil nukleotida (GTP) za poseban regulatorno stimulirajući protein (GS protein), nakon čega GS protein izaziva dodavanje Mg. za adenilat ciklazu i njenu aktivaciju. Tako deluju hormoni koji aktiviraju adenilat ciklazu - glukagon, tirotropin, paratirin, vazopresin (preko V-2 receptora), gonadotropin itd. Brojni hormoni, naprotiv, potiskuju adenilat ciklazu - somatostatin, angiotenzin-II itd. Hormonski receptorski kompleksi ovih hormona stupaju u interakciju u ćelijskoj membrani sa drugim regulatornim inhibitornim proteinom (GI proteinom), što uzrokuje hidrolizu gvanozin trifosfata (GTP) u gvanozin difosfat (GDP) i, shodno tome, supresiju aktivnosti adenilat ciklaze. Adrenalin aktivira adenilat ciklazu preko β-adrenergičkih receptora, a potiskuje je preko alfa1-adrenergičkih receptora, što u velikoj mjeri određuje razlike u efektima stimulacije različitih tipova receptora. Pod uticajem adenilat ciklaze iz ATP se sintetiše cAMP, što izaziva aktivaciju dve vrste protein kinaza u ćelijskoj citoplazmi, što dovodi do fosforilacije brojnih intracelularnih proteina. To povećava ili smanjuje propusnost membrane, aktivnost i količinu enzima, odnosno uzrokuje metaboličke, a shodno tome i funkcionalne promjene u ćelijskoj aktivnosti tipične za hormon. U tabeli Tabela 6.2 prikazuje glavne efekte aktivacije cAMP zavisnih protein kinaza.
Sistem transmetilaze obezbeđuje metilaciju DNK, svih vrsta RNK, hromatina i membranskih proteina, niza hormona na nivou tkiva i membranskih fosfolipida. To doprinosi realizaciji mnogih hormonskih utjecaja na procese proliferacije, diferencijacije, stanja permeabilnosti membrane i svojstva njihovih jonskih kanala i, što je posebno važno naglasiti, utiče na dostupnost proteina membranskih receptora molekulama hormona. Prestanak hormonskog efekta koji se ostvaruje preko sistema adenilat ciklaza - cAMP vrši se pomoću posebnog enzima, cAMP fosfodiesteraze, koji uzrokuje hidrolizu ovog sekundarnog glasnika sa stvaranjem adenozin-5-monofosfata. Međutim, ovaj proizvod hidrolize se u ćeliji pretvara u adenozin, koji takođe ima efekte drugog glasnika, jer potiskuje procese metilacije u ćeliji.
Gvanilat ciklaza-cGMP sistem. Aktivacija membranske gvanilat ciklaze se ne dešava pod direktnim uticajem hormonsko-receptorskog kompleksa, već indirektno preko jonizovanog kalcijuma i oksidativnih membranskih sistema. Stimulacija aktivnosti gvanilat ciklaze, koja određuje efekte acetilholina, također se javlja indirektno preko Ca2+. Aktivacijom gvanilat ciklaze ostvaruje se dejstvo atrijalnog natriuretskog hormona, atriopeptida. Aktiviranjem oksidacije peroksida, endotelni hormon vaskularnog zida dušikov oksid, opuštajući endotelni faktor, stimulira gvanilat ciklazu. Pod uticajem gvanilat ciklaze, iz GTP se sintetiše cGMP, koji aktivira cGMP zavisne protein kinaze, koje smanjuju brzinu fosforilacije lakih lanaca miozina u glatkim mišićima vaskularnih zidova, što dovodi do njihovog opuštanja. U većini tkiva, biohemijski i fiziološki efekti cAMP i cGMP su suprotni. Primjeri uključuju stimulaciju srčanih kontrakcija cAMP-om i inhibiciju cGMP-om, stimulaciju kontrakcije glatkih mišića crijeva cGMP-om i inhibiciju cAMP-a. cGMP osigurava hiperpolarizaciju retinalnih receptora pod uticajem svetlosnih fotona. Enzimska hidroliza cGMP, a samim tim i prestanak hormonskog djelovanja, provodi se pomoću specifične fosfodiesteraze.
Fosfolipaza C sistem - inozitol-3-fosfat. Kompleks hormonskih receptora uz učešće regulatornog G proteina dovodi do aktivacije membranskog enzima fosfolipaze C, koji uzrokuje hidrolizu membranskih fosfolipida sa stvaranjem dva sekundarna glasnika: inozitol-3-fosfata i diacilglicerola. Inozitol-3-fosfat izaziva oslobađanje Ca2+ iz intracelularnih zaliha, uglavnom iz endoplazmatskog retikuluma, ionizirani kalcij se vezuje za specijalizirani protein kalmodulin, koji osigurava aktivaciju protein kinaza i fosforilaciju intracelularnih strukturnih proteina i enzima. Zauzvrat, diacilglicerol potiče naglo povećanje afiniteta protein kinaze C za ionizirani kalcij, potonji ga aktivira bez sudjelovanja kalmodulina, što također kulminira u procesima fosforilacije proteina. Diacilglicerol istovremeno implementira drugi način posredovanja hormonskog efekta aktivacijom fosfolipaze A-2. Pod utjecajem potonjeg, iz membranskih fosfolipida nastaje arahidonska kiselina, koja je izvor tvari sa snažnim metaboličkim i fiziološkim djelovanjem - prostaglandina i leukotriena. U različitim ćelijama tijela prevladava jedan ili drugi put za formiranje sekundarnih glasnika, što u konačnici određuje fiziološki učinak hormona. Kroz razmatrani sistem sekundarnih glasnika ostvaruju se efekti adrenalina (u vezi sa alfa-adrenoreceptorom), vazopresina (u vezi sa V-1 receptorom), angiotenzina-I, somatostatina i oksitocina.
Kalcijum-kalmodulin sistem. Ionizirani kalcij ulazi u ćeliju nakon formiranja hormonsko-receptorskog kompleksa ili iz vanćelijskog okruženja zbog aktivacije sporih membranskih kalcijevih kanala (kao što se događa, na primjer, u miokardu), ili iz intracelularnih zaliha pod utjecajem inozitola- 3-fosfat. U citoplazmi nemišićnih ćelija kalcij se vezuje za poseban protein, kalmodulin, a u mišićnim ćelijama ulogu kalmodulina ima troponin C. Kalmodulin vezan za kalcij mijenja svoju prostornu organizaciju i aktivira brojne proteinske kinaze, koje osiguravaju fosforilaciju. , a samim tim i promjene u strukturi i svojstvima proteina. Pored toga, kompleks kalcijum-kalmodulin aktivira cAMP fosfodiesterazu, koja potiskuje efekat cikličkog jedinjenja kao drugog glasnika. Izazvan hormonskim stimulusom, kratkotrajno povećanje kalcija u ćeliji i njegovo vezivanje za kalmodulin je pokretač brojnih fizioloških procesa – kontrakcije mišića, lučenja hormona i oslobađanja medijatora, sinteze DNK, promjena u pokretljivosti stanica, transporta tvari kroz membrane, promjene u aktivnosti enzima.
Sekundarni posrednički odnosi Nekoliko sekundarnih glasnika je prisutno ili se može formirati istovremeno u ćelijama tijela. S tim u vezi uspostavljaju se različiti odnosi između sekundarnih glasnika: 1) ravnopravno učešće, kada su različiti glasnici neophodni za potpuni hormonski efekat; 2) jedan od posrednika je glavni, a drugi samo doprinosi realizaciji efekata prvog; 3) medijatori deluju sekvencijalno (na primer, inozitol-3-fosfat obezbeđuje oslobađanje kalcijuma, diacilglicerol olakšava interakciju kalcijuma sa protein kinazom C); 4) posrednici se međusobno dupliraju radi obezbeđivanja viška u cilju pouzdanog regulisanja; 5) medijatori su antagonisti, odnosno jedan od njih pokreće reakciju, a drugi je inhibira (npr. u glatkim mišićima krvnih sudova inozitol-3-fosfat i kalcij ostvaruju svoju kontrakciju, a cAMP - relaksaciju).
Odgovor ciljne ćelije na djelovanje hormona nastaje stvaranjem kompleksa hormonskih receptora (GR), što dovodi do aktivacije samog receptora, pokretanja ćelijskog odgovora. Hormon adrenalin, u interakciji sa receptorom, otvara membranske kanale, a Na + - ulazna jonska struja određuje funkciju ćelije. Međutim, većina hormona otvara ili zatvara membranske kanale ne samostalno, već u interakciji s G proteinom.
Mehanizam djelovanja hormona na ciljne stanice povezan je s njihovom hemijskom strukturom:
■ Hormoni rastvorljivi u vodi - proteini i polipeptidi, kao i derivati aminokiselina - kateholamini, stupaju u interakciju sa receptorima membrane ciljne ćelije, formirajući hormon-receptorski kompleks (GR).Pojava ovog kompleksa dovodi do stvaranja sekundarni ili intracelularni glasnik, sa kojim su povezane promene u funkciji ćelije. Broj receptora na površini membrane ciljne ćelije je približno 104-105;
■ Hormoni rastvorljivi u mastima – steroidi – prolaze kroz membranu ciljne ćelije i stupaju u interakciju sa plazma receptorima, čiji se broj kreće od 3000 do 104, formirajući GR kompleks, koji zatim ulazi u nuklearnu membranu. Steroidni hormoni i derivati aminokiseline tirozin - tiroksin i trijodtironin - prodiru u nuklearnu membranu i stupaju u interakciju s nuklearnim receptorima povezanim s jednim ili više kromosoma, što rezultira promjenama u sintezi proteina u ciljnoj ćeliji.
Prema modernim konceptima, djelovanje hormona je posljedica stimulacije ili inhibicije katalitičke funkcije određenih enzima u ciljnim stanicama. Ovaj efekat se može postići na dva načina:
■ interakcija hormona sa receptorima na površini ćelijske membrane i pokretanje lanca biohemijskih transformacija u membrani i citoplazmi;
■ prodiranje hormona kroz membranu i vezivanje za citoplazmatske receptore, nakon čega kompleks hormonskih receptora prodire u jezgro i organele ćelije, gdje ostvaruje svoj regulatorni efekat kroz sintezu novih enzima.
Prvi put vodi do aktivacije membranskih enzima i stvaranja sekundarnih glasnika. Danas su poznata četiri sistema sekundarnih glasnika:
■ adenilat ciklaza - cAMP;
■ gvanilat ciklaza - cGMP;
■ fosfolipaza - inozitol trifosfat;
■ kalmodulin - jonizovani Ca 2+.
Drugi način uticaja na ciljne ćelije je kompleksiranje hormona sa receptorima koji se nalaze u jezgru ćelije, što dovodi do aktivacije ili inhibicije njenog genetskog aparata.
Membranski receptori i sekundarni glasnici
Hormoni, vezujući se za membranske receptore ciljne ćelije, formiraju hormonsko-receptorski kompleks GR (korak 1) (slika 6.3). Konformacijske promjene u receptoru aktiviraju stimulativni G protein (u kombinaciji sa receptorom), koji je kompleks od tri podjedinice (α-, β-, γ-) i gvanozin difosfata (GDP). zamjena
TABELA 6.11. Kratke karakteristike hormona
|
Gdje se proizvode hormoni? |
Ime hormona |
skraćenica |
Učinci na ciljne ćelije |
|||
|
hipotalamus |
Tirotropin-oslobađajući hormon |
Stimulira proizvodnju tirotropina adenohipofizom |
||||
|
hipotalamus |
Kortikotropin oslobađajući hormon |
Stimulira proizvodnju ACTH od strane adenohipofize |
||||
|
hipotalamus |
Hormon koji oslobađa gonadotropin |
Stimulira proizvodnju luteinizirajućeg (LH) i folikulostimulirajućeg (FSP) hormona od strane adenohipofize |
||||
|
hipotalamus |
Faktor oslobađanja hormona rasta |
Stimuliše proizvodnju hormona rasta adenohipofizom |
||||
|
hipotalamus |
somatostatin |
Suzbija proizvodnju hormona rasta adenohipofizom |
||||
|
hipotalamus |
Inhibicijski faktor prolaktina (dopamin) |
Suzbija proizvodnju prolaktina adenohipofizom |
||||
|
hipotalamus |
Prolaktin-stimulirajući faktor |
Stimulira proizvodnju prolaktina u adenohipofizi |
||||
|
hipotalamus |
oksitocin |
Stimuliše lučenje mleka i kontrakcije materice |
||||
|
hipotalamus |
Vasopresin - antidiuretski hormon |
Stimuliše reapsorpciju vode u distalnom nefronu |
||||
|
Prednja hipofiza |
TSH ili hormon koji stimuliše štitnjaču |
TSH ili TSH |
Stimuliše sintezu i lučenje tiroksina i trijodtironina od strane štitne žlezde |
|||
|
Prednja hipofiza |
Stimulira lučenje glukokortikoida (kortizola) iz korteksa nadbubrežne žlijezde |
|||||
|
Prednja hipofiza |
folikulostimulirajući hormon |
Stimuliše rast folikula i lučenje estrogena od strane jajnika |
||||
|
Prednja hipofiza |
luteinizirajući hormon |
Stimuliše ovulaciju, formiranje žutog tela, kao i sintezu estrogena i progesterona u jajnicima |
||||
|
Prednja hipofiza |
Hormon rasta ili somatotropni hormon |
Stimuliše sintezu proteina i ukupni rast |
||||
|
Prednja hipofiza |
prolaktin |
Stimuliše proizvodnju i lučenje mleka |
||||
|
Prednja hipofiza |
β-lipotropin |
|||||
|
Srednji režanj hipofize |
Melznotropin |
Stimuliše sintezu melanina kod riba, vodozemaca, gmizavaca (kod ljudi stimuliše rast skeleta (okoštavanje kostiju), povećava intenzitet metabolizma, proizvodnju toplote, povećava iskorišćenost proteina, masti, ugljenih hidrata u ćelijama, stimuliše stvaranje mentalne funkcije nakon rođenja djeteta |
||||
|
štitaste žlezde |
L-tiroksin |
|||||
|
trijodtironin |
||||||
|
Kora nadbubrežne žlijezde (zona reticularis) |
polni hormoni |
Stimulira proizvodnju dihidrohepiandrosterona i androstendiona |
||||
|
Kora nadbubrežne žlijezde (zona fasciculata) |
Glukokortikoidi (kortizol) |
Stimuliše glukoneogenezu, ima antiinflamatorno dejstvo, potiskuje imuni sistem |
||||
|
Kora nadbubrežne žlijezde (zona glomerulosa) |
aldosteron |
Povećava reapsorpciju Na+ jona, lučenje K+ jona u tubulima nefrona |
||||
|
mozak supstance nadbubrežne žlezde |
Adrenalin, norepinefrin |
Aktivacija alfa, beta adrenergičkih receptora |
||||
|
estrogeni |
Rast i razvoj ženskih genitalnih organa, proliferativna faza menstrualnog ciklusa |
|||||
|
progesteron |
Sekretorna faza menstrualnog ciklusa |
|||||
|
testosteron |
Spermatogeneza, muške sekundarne polne karakteristike |
|||||
|
Par štitaste žlezde |
Paratiroidni hormon (paratiroidni hormon) |
Povećava koncentraciju Ca 2+ jona u krvi (demineralizacija kostiju) |
||||
|
Štitna žlijezda (C ćelije) |
kalcitonin |
Smanjuje koncentraciju Ca2+ jona u krvi |
||||
|
Aktivacija u bubrezima |
1,25-dihidroksiholekalciferol (kalcitriol) |
Povećava apsorpciju Ca 2+ jona u crijevima |
||||
|
Pankreas - beta ćelije |
Smanjuje koncentraciju glukoze u krvi |
|||||
|
Pankreas - alfa ćelije |
glukagon |
Povećava koncentraciju glukoze u krvi |
||||
|
placenta |
Ljudski korionski gonadotropin |
Povećava sintezu estrogena i progesterona |
||||
|
placenta |
Ljudski placentni laktogen |
Deluje kao hormon rasta i prolaktin tokom trudnoće |
||||
RICE. 6.3. Shema mehanizma djelovanja hormona sa stvaranjem sekundarnog intracelularnog glasnika cAMP. GDP - gvanin difosfat, GTP - gvanin trifosfat
GDP u gvanozin trifosfat GTP (korak 2) dovodi do odvajanja α-podjedinice, koja odmah stupa u interakciju s drugim signalnim proteinima, mijenjajući aktivnost ionskih kanala ili ćelijskih enzima - adenilat ciklaze ili fosfolipaze C - i funkciju stanice.
Djelovanje hormona na ciljne stanice sa stvaranjem drugog glasnika cAMP
Aktivirani membranski enzim adenilat ciklaza pretvara ATP u drugi glasnik ciklički adenozin monofosfat cAMP (korak 3) (vidi sliku 6.3), koji zauzvrat aktivira enzim protein kinazu A (korak 4), što dovodi do fosforilacije specifičnih proteina ( korak 5) čija je posljedica promjena fiziološke funkcije (korak 6), na primjer, formiranje novih membranskih kanala za jone kalcija, što dovodi do povećanja jačine srčanih kontrakcija.
Drugi glasnik cAMP razlaže enzim fosfodiesteraza u neaktivni oblik 5'-AMP.
Neki hormoni (natriuretski) stupaju u interakciju sa inhibitornim G-proteinima, što dovodi do smanjenja aktivnosti membranskih enzima adenilat ciklaze i smanjenja ćelijske funkcije.
Djelovanje hormona na ciljne stanice sa stvaranjem sekundarnih glasnika - diacilglicerola i inozitol-3-fosfata
Hormon formira kompleks sa membranskim receptorom - OS (korak 1) (slika 6.4) i preko G-proteina (korak 2) aktivira fosfolipazu C vezanu za unutrašnju površinu receptora (korak 3).
Pod uticajem fosfolipaze C, koja hidrolizira membranske fosfolipide (fosfatidilinozitol bifosfat), formiraju se dva sekundarna glasnika - diacilglicerol (DG) i inozitol-3-fosfat (IP3) (korak 4).
Sekundarni glasnik IP3 mobilizira oslobađanje Ca 2+ jona iz mitohondrija i endoplazmatskog retikuluma (korak 5), koji se ponašaju kao sekundarni glasnici. Ca2+ joni zajedno sa DH (lipidni drugi glasnik) aktiviraju enzim protein kinazu C (korak 6), koji fosforilira proteine i uzrokuje promjene u fiziološkim funkcijama ciljne stanice.
Djelovanje hormona kroz sisteme kalcijum-kalmodulin koji djeluje kao sekundarni posrednik. Kada kalcij uđe u ćeliju, on se vezuje za kalmodulin i aktivira ga. Aktivirani kalmodulin, zauzvrat, povećava aktivnost protein kinaze, što dovodi do fosforilacije proteina, mijenjajući funkcije stanica.
Utjecaj hormona na genetski aparat ćelije
Steroidni hormoni rastvorljivi u mastima prolaze kroz membranu ciljne ćelije (korak 1) (slika 6.5), gde se vezuju za proteine receptora u citoplazmi. Formirani GR kompleks (korak 2) difundira u jezgro i vezuje se za specifične regije DNK hromozoma (korak 3), aktivirajući proces transkripcije kroz formiranje mRNA (korak 4). mRNA prenosi matriks u citoplazmu, gdje osigurava procese translacije na ribosomima (korak 5) i sintezu novih proteina (korak 6), što dovodi do promjena u fiziološkim funkcijama.
Hormoni štitnjače rastvorljivi u mastima, tiroksin i trijodtironin, ulaze u jezgro gde se vezuju za receptorski protein, protein koji se nalazi na DNK hromozomima. Ovi receptori kontrolišu funkciju i promotora gena i operatora.
Hormoni aktiviraju genetske mehanizme koji se nalaze u jezgri koja proizvodi više od 100 vrsta ćelijskih proteina. Mnogi od njih su enzimi koji povećavaju metaboličku aktivnost tjelesnih stanica. Nakon što su jednom reagovali sa intracelularnim receptorima, tiroidni hormoni omogućavaju kontrolu ekspresije gena nekoliko nedelja.
Opće ideje o putevima prijenosa signala
Za većinu regulatornih molekula, između njihovog vezivanja za membranski receptor i konačnog odgovora ćelije, tj. promjenom njegovog rada umeću se složeni nizovi događaja – određeni putevi prijenosa signala, inače nazvani putem puteva transdukcije signala.
Regulatorne supstance se obično dijele na endokrine, neurokrine i parakrine. Endokrine regulatori (hormoni) izlučuju endokrine ćelije u krv i njome se transportuju do ciljnih stanica, koje se mogu nalaziti bilo gdje u tijelu. Neurokrini regulatore oslobađaju neuroni u neposrednoj blizini ciljnih ćelija. Paracrine supstance se oslobađaju nešto dalje od ciljeva, ali ipak dovoljno blizu njih da dođu do receptora. Parakrine supstance luče jedna vrsta ćelije i deluju na drugu, ali su u nekim slučajevima regulatori namenjeni ćelijama koje su ih lučile, ili susednim ćelijama istog tipa. To se zove autokrini regulacija.
U nekim slučajevima posljednja faza prijenosa signala sastoji se od fosforilacije određenih efektorskih proteina, što dovodi do povećanja ili smanjenja njihove aktivnosti, a to zauzvrat određuje ćelijski odgovor neophodan za tijelo. Provodi se fosforilacija proteina protein kinaze i defosforilacija - proteinske fosfataze.
Promjene u aktivnosti protein kinaze nastaju kao rezultat vezivanja regulatornog molekula (općenito tzv. ligand) sa svojim membranskim receptorom, koji pokreće kaskade događaja, od kojih su neki prikazani na slici (slika 2-1). Aktivnost različitih protein kinaza reguliše receptor ne direktno, već preko sekundarni glasnici(sekundarni posrednici), čiju ulogu igraju npr. ciklički AMP (cAMP), ciklički GMP (cGMP), Ca 2+, inozitol-1,4,5-tri-fosfat (IP 3) I diacilglicerol (DAG). U ovom slučaju, vezivanje liganda za membranski receptor mijenja intracelularni nivo drugog glasnika, što zauzvrat utiče na aktivnost protein kinaze. Mnogi regulatori
Ovi molekuli utiču na ćelijske procese putem puteva transdukcije signala koji uključuju heterotrimerni GTP-vezujući proteini (heterotrimerni G proteini) ili monomerni GTP-vezujući proteini (monomerni G proteini).
Kada se molekuli liganda vežu za membranske receptore koji stupaju u interakciju sa heterotrimernim G proteinima, G protein prelazi u aktivno stanje vezivanjem za GTP. Aktivirani G protein tada može komunicirati sa mnogima efektorski proteini prvenstveno enzimima kao npr adenilat ciklaza, fosfodiesteraza, fosfolipaza C, A 2 I D. Ova interakcija pokreće lance reakcija (slika 2-1), koje završavaju aktivacijom različitih protein kinaza, kao npr. protein kinaza A (PKA), protein kinaza G (PKG), protein kinaza C (PKI).
Uopšteno govoreći, put transdukcije signala koji uključuje G-proteine - protein kinaze uključuje sljedeće korake.
1. Ligand se vezuje za receptor na ćelijskoj membrani.
2. Receptor vezan za ligand, u interakciji sa G-proteinom, aktivira ga, a aktivirani G-protein vezuje GTP.
3. Aktivirani G-protein stupa u interakciju sa jednim ili više od sljedećih spojeva: adenilat ciklaza, fosfodiesteraza, fosfolipaze C, A 2, D, aktivirajući ih ili inhibirajući ih.
4. Intracelularni nivo jednog ili više sekundarnih glasnika, kao što su cAMP, cGMP, Ca 2+, IP 3 ili DAG, se povećava ili smanjuje.
5. Povećanje ili smanjenje koncentracije drugog glasnika utiče na aktivnost jedne ili više protein kinaza zavisnih od njega, kao što su cAMP zavisna protein kinaza (protein kinaza A), cGMP zavisna protein kinaza (PKG), kalmodulin zavisna protein kinaza(CMPC), protein kinaza C. Promjena koncentracije drugog glasnika može aktivirati jedan ili drugi jonski kanal.
6. Nivo fosforilacije enzima ili jonskog kanala se mijenja, što utiče na aktivnost jonskog kanala, određujući konačni odgovor ćelije.
Rice. 2-1. Neki nizovi događaja koji se realizuju u ćeliji zahvaljujući sekundarnim glasnicima.
Oznake: * - aktivirani enzim
membranski receptori vezani za G protein
Membranski receptori koji posreduju u agonisti zavisnoj aktivaciji G proteina čine posebnu porodicu proteina, sa više od 500 članova. Uključuje α- i β-adrenergičke, muskarinski acetilholin, serotonin, adenozin, olfaktorne receptore, rodopsin, kao i receptore za većinu peptidnih hormona. Članovi porodice receptora vezanih za G protein imaju sedam transmembranskih α-heliksa (slika 2-2 A), od kojih svaka sadrži 22-28 pretežno hidrofobnih aminokiselinskih ostataka.
Za neke ligande, kao što su acetilholin, epinefrin, norepinefrin i serotonin, poznati su različiti podtipovi receptora vezanih za G-protein. Često se razlikuju po svom afinitetu prema konkurentskim agonistima i antagonistima.
U nastavku je prikazana (Slika 2-2 B) molekularna organizacija adenilat ciklaze, enzima koji proizvodi cAMP (prvi otkriveni drugi glasnik). Regulatorni put adenilat ciklaze smatra se klasičnim putem signalne transdukcije posredovane G proteinom.
Adenilat ciklaza služi kao osnova za pozitivnu ili negativnu kontrolu puteva transdukcije signala kroz G proteine. U pozitivnoj kontroli, vezivanje stimulativnog liganda, kao što je epinefrin, koji deluje preko β-adrenergičkih receptora, dovodi do aktivacije heterotrimernih G proteina sa α podjedinicom tipa as (“s” označava stimulaciju). Aktivacija G proteina Gs tipa od strane receptora vezanog za ligand uzrokuje da se njegova kao podjedinica vezuje za GTP, a zatim se odvaja od βγ-dimera.
Slika 2-2 B pokazuje kako fosfolipaza C razlaže fosfatidilinozitol 4,5-bisfosfat u inozitol 1,4,5-trisfosfat i diacilglicerol. Obje supstance, inozitol 1,4,5-trifosfat i diacilglicerol, su sekundarni prenosioci. IP3, vezivanjem za specifične ligand-zavisne Ca 2+ kanale endoplazmatskog retikuluma, oslobađa Ca 2+ iz njega, tj. povećava koncentraciju Ca 2+ u citosolu. Diacilglicerol, zajedno sa Ca 2+, aktivira još jednu važnu klasu protein kinaza - protein kinazu C.
Zatim je prikazana struktura nekih sekundarnih glasnika (slika 2-2 D-E): cAMP, GMP,
cGMP.
Rice. 2-2. Primjeri molekularne organizacije nekih struktura uključenih u puteve prijenosa signala.
A je receptor stanične membrane koji veže ligand na vanjskoj površini, a heterotrimerni G-protein iznutra. B - molekularna organizacija adenilat ciklaze. B - struktura fosfatidilinozitol-4,5-difosfata i inozitol-1,4,5-trifosfata i diacilglicerola nastalih pod dejstvom fosfolipaze C. D - struktura 3",5"-cikličkog AMP (aktivator protein kinaze A). D - struktura HMF-a. E - struktura 3",5"-cikličkog GMP (aktivator protein kinaze G)
Heterotrimerni G proteini
Heterotrimerni G protein sastoji se od tri podjedinice: α (40.000–45.000 Da), β (oko 37.000 Da) i γ (8000–10.000 Da). Sada je poznato oko 20 različitih gena koji kodiraju ove podjedinice, uključujući najmanje četiri gena β-podjedinice i približno sedam gena γ-podjedinica sisara. Funkcija i specifičnost G proteina obično je, iako ne uvijek, određena njegovom α podjedinicom. U većini G proteina, β i γ podjedinice su čvrsto povezane jedna s drugom. Neki heterotrimerni G proteini i transdukcioni putevi u koje su uključeni navedeni su u tabeli. 2-1.
Heterotrimerni G proteini služe kao posrednici između receptora plazma membrane za više od 100 ekstracelularnih regulatornih supstanci i intracelularnih procesa koje kontrolišu. Uopšteno govoreći, vezivanje regulatorne supstance za njen receptor aktivira G protein, koji ili aktivira ili inhibira enzim i/ili pokreće lanac događaja koji dovode do aktivacije specifičnih jonskih kanala.
Na sl. 2-3 prikazuje opšti princip rada heterotrimernih G-proteina. U većini G proteina, α podjedinica je “radnik” heterotrimernih G proteina. Aktivacija većine G proteina dovodi do konformacijske promjene u ovoj podjedinici. Neaktivni G proteini postoje uglavnom u obliku αβγ heterotrimera,
sa GDP na pozicijama koje vezuju nukleotide. Interakcija heterotrimernih G-proteina sa receptorom vezanim za ligand dovodi do konverzije α-podjedinice u aktivni oblik sa povećanim afinitetom za GTP i smanjenim afinitetom za βγ-kompleks. Kao rezultat toga, aktivirana α-podjedinica oslobađa GDP, vezuje GTP, a zatim se odvaja od βγ-dimera. Za većinu G proteina, disocirana α podjedinica tada stupa u interakciju sa efektorskim proteinima u putu transdukcije signala. Međutim, za neke G proteine, oslobođeni βγ-dimer može biti odgovoran za sve ili neke efekte kompleksa receptor-ligand.
Rad nekih jonskih kanala direktno moduliraju G proteini, tj. bez učešća sekundarnih glasnika. Na primjer, vezivanje acetilholina za muskarinske M2 receptore u srcu i nekim neuronima dovodi do aktivacije posebne klase K+ kanala. U ovom slučaju, vezivanje acetilholina za muskarinski receptor dovodi do aktivacije G proteina. Njegova aktivirana α-podjedinica se tada odvaja od βγ-dimera, a βγ-dimer direktno stupa u interakciju sa posebnom klasom K+ kanala, dovodeći ih u otvoreno stanje. Vezivanje acetilholina za muskarinske receptore, što povećava K+ provodljivost ćelija pejsmejkera u sinoatrijalnom čvoru srca, jedan je od glavnih mehanizama pomoću kojih parasimpatički nervi uzrokuju smanjenje otkucaja srca.
Rice. 2-3. Princip rada heterotrimernih GTP-vezujućih proteina (heterotrimernih G-proteina).
Tabela 2-1.Neki heterotrimerni GTP-vezujući proteini sisara, klasifikovani na osnovu njihovih α-podjedinica*
* Unutar svake klase α-podjedinica razlikuje se nekoliko izoforma. Identificirano je više od 20 α-podjedinica.
Monomerni G proteini
Ćelije sadrže još jednu familiju GTP-vezujućih proteina tzv monomerni GTP-vezujući proteini. Poznati su i kao G proteini niske molekularne težine ili mali G proteini(molekulska težina 20.000-35.000 Da). Tabela 2-2 navodi glavne podklase monomernih GTP-vezujućih proteina i neka njihova svojstva. Ras-slični i Rho-slični monomerni GTP-vezujući proteini uključeni su u put transdukcije signala u fazi prijenosa signala od tirozin kinaze, receptora faktora rasta, do intracelularnih efektora. Među procesima reguliranim putevima transdukcije signala u kojima su uključeni monomerni GTP-vezujući proteini su produžavanje polipeptidnog lanca tijekom sinteze proteina, proliferacija i diferencijacija stanica, njihova maligna degeneracija, kontrola aktinskog citoskeleta, komunikacija između citoskeleta
i ekstracelularni matriks, transport vezikula između različitih organela i egzocitozni sekret.
Monomerni GTP-vezujući proteini, kao i njihovi heterotrimerni parnjaci, su molekularni prekidači koji postoje u dva oblika – aktivirani „uključeni“ i inaktivirani „isključeni“ (slika 2-4 B). Međutim, aktivacija i inaktivacija monomernih GTP-vezujućih proteina zahtijeva dodatne regulatorne proteine koji, koliko je poznato, nisu potrebni za funkciju heterotrimernih G proteina. Monomerni G proteini se aktiviraju proteini koji oslobađaju gvanin nukleotide, i deaktivirani su Proteini koji aktiviraju GTPazu. Dakle, aktivacija i inaktivacija monomernih GTP-vezujućih proteina je kontrolirana signalima koji mijenjaju aktivnost proteini koji oslobađaju gvanin nukleotide ili Proteini koji aktiviraju GTPazu umjesto direktnim ciljanjem monomernih G proteina.
Rice. 2-4. Princip rada monomernih GTP-vezujućih proteina (monomerni G-proteini).
Tabela 2-2.Podfamilije monomernih GTP-vezujućih proteina i neki intracelularni procesi regulirani njima
Mehanizam djelovanja heterotrimernih G-proteina
Neaktivni G proteini postoje prvenstveno u obliku αβγ heterotrimera, sa GDP na njihovim pozicijama za vezivanje nukleotida (Slika 2-5 A). Interakcija heterotrimernih G-proteina sa receptorom vezanim za ligand dovodi do transformacije α-podjedinice u aktivni oblik, koji ima povećan afinitet za GTP i smanjen afinitet za βγ-kompleks (slika 2-5 B ). U većini heterotrimernih G proteina, α podjedinica je struktura koja prenosi informacije. Aktivacija većine G proteina dovodi do konformacijske promjene u α podjedinici.
Kao rezultat toga, aktivirana α-podjedinica oslobađa GDP, vezuje GTP (Slika 2-5 B), a zatim se odvaja od βγ-dimera (Slika 2-5 D). U većini G proteina, disocirana α-podjedinica odmah stupa u interakciju sa efektorskim proteinima (E 1) u putu transdukcije signala (Slika 2-5 D). Međutim, za neke G proteine, oslobođeni βγ-dimer može biti odgovoran za sve ili neke efekte kompleksa receptor-ligand. βγ-dimer tada stupa u interakciju sa efektorskim proteinom E 2 (Slika 2-5 E). Dalje je prikazano da članovi porodice RGS G proteina stimulišu hidrolizu GTP (Slika 2-5 E). Ovo inaktivira α podjedinicu i kombinuje sve podjedinice u αβγ heterotrimer.
Rice. 2-5. Ciklus rada heterotrimernog G proteina, koji pokreće dalji lanac događaja uz pomoć svogα -podjedinice.
Oznake: R - receptor, L - ligand, E - efektorski protein
Putevi prijenosa signala kroz heterotrimerne G proteine
Slika 2-6 A prikazuje tri liganda, njihove receptore povezane sa različitim G proteinima i njihove molekularne mete. Adenilat ciklaza je osnova za pozitivnu ili negativnu kontrolu puteva transdukcije signala koji su posredovani G proteinima. U pozitivnoj kontroli, vezivanje stimulativnog liganda kao što je norepinefrin koji djeluje preko β-adrenergičkih receptora dovodi do aktivacije heterotrimernih G proteina sa α podjedinicom tipa α S (“s” označava stimulaciju). Stoga se takav G protein naziva G protein G S tipa. Aktivacija G proteina tipa G s receptorom vezanim za ligand uzrokuje da se njegova αs podjedinica veže za GTP i zatim se odvoji od βγ-dimera.
Druge regulatorne supstance, kao što je epinefrin, koji deluje preko α 2 receptora, ili adenozin, koji deluje preko α 1 receptora, ili dopamin, koji deluje preko D 2 receptora, su uključeni u negativnu ili inhibitornu kontrolu adenilat ciklaze. Ove regulatorne supstance aktiviraju G i-tip G proteina, koji imaju α podjedinicu tipa α i (“i” znači inhibicija). Vezivanje inhibitornog liganda za njegov
receptor aktivira G i-tip G-proteina i uzrokuje disocijaciju njegove α i-podjedinice od βγ-dimera. Aktivirana α i podjedinica se vezuje za adenilat ciklazu i potiskuje njenu aktivnost. Osim toga, βγ dimeri mogu vezati slobodne α s podjedinice. Na taj način, vezivanje βγ-dimera za slobodnu αs-podjedinicu dalje potiskuje stimulaciju adenilat ciklaze, blokirajući djelovanje stimulativnih liganada.
Druga klasa ekstracelularnih agonista (Slika 2-6 A) se vezuje za receptore koji aktiviraju, preko G proteina zvanog G q, β-izoformu fosfolipaze C. On cijepa fosfatidilinozitol 4,5-bisfosfat (fosfolipid prisutan u malim količinama u plazma membrani) na inozitol 1,4,5-trifosfat i diacilglicerol, koji su sekundarni prenosioci. IP 3, vezujući se za specifične ligand-zavisne Ca 2+ kanale endoplazmatskog retikuluma, oslobađa Ca 2+ iz njega, tj. povećava koncentraciju Ca 2+ u citosolu. Ca 2+ kanali endoplazmatskog retikuluma su uključeni u elektromehaničku spregu u skeletnom i srčanom mišiću. Diacilglicerol, zajedno sa Ca 2+, aktivira protein kinazu C. Njegovi supstrati uključuju, na primjer, proteine uključene u regulaciju diobe stanica.
Rice. 2-6. Primjeri puteva transdukcije signala kroz heterotrimerne G proteine.
A - u tri navedena primjera, vezivanje neurotransmitera za receptor dovodi do aktivacije G proteina i naknadne aktivacije puteva drugog glasnika. G s , G q i G i odnose se na tri različita tipa heterotrimernih G proteina. B - regulacija ćelijskih proteina fosforilacijom dovodi do povećanja ili smanjenja njihove aktivnosti, a to zauzvrat određuje ćelijsku reakciju potrebnu tijelu. Fosforilaciju proteina vrše protein kinaze, a defosforilaciju protein fosfataze. Protein kinaza prenosi fosfatnu grupu (Pi) sa ATP-a na ostatke proteina serina, treonina ili tirozina. Ova fosforilacija reverzibilno mijenja strukturu i funkciju ćelijskih proteina. Obje vrste enzima, kinaze i fosfataze, reguliraju različiti intracelularni drugi glasnici
Putevi za aktivaciju intracelularnih protein kinaza
Interakcija heterotrimernih G-proteina sa receptorom vezanim za ligand dovodi do transformacije α-podjedinice u aktivni oblik, koji ima povećan afinitet za GTP i smanjen afinitet za βγ-kompleks. Aktivacija većine G proteina rezultira konformacijskom promjenom α podjedinice, koja oslobađa GDP, vezuje GTP, a zatim se odvaja od βγ dimera. Disocirana α-podjedinica tada stupa u interakciju sa efektorskim proteinima u putu transdukcije signala.
Slika 2-7 A pokazuje aktivaciju heterotrimernih G s -tip G proteina sa α s -tip α podjedinicom, koja se javlja zbog vezivanja za receptorski ligand i dovodi do vezivanja α s -podjedinice G s -tipa G proteina GTP i zatim se odvaja od βγ-dimera, a zatim stupa u interakciju sa adenilat ciklaza. To dovodi do povećanja nivoa cAMP i aktivacije PKA.
Slika 2-7 B prikazuje aktivaciju heterotrimernih G proteina G t-tipa sa α t-tipom α podjedinicom, koja se javlja zbog vezivanja za receptorski ligand i dovodi do činjenice da α t-podjedinica G t-tipa G proteini se aktiviraju i zatim odvajaju od βγ-dimera, a zatim stupaju u interakciju sa fosfodiesteraza. To dovodi do povećanja nivoa cGMP i aktivacije PKG.
Kateholaminski receptor α 1 stupa u interakciju sa G αq podjedinicom, koja aktivira fosfolipazu C. Slika 2-7 B pokazuje aktivaciju heterotrimernih G proteina G αq tipa sa α podjedinicom α q tipa, koja se javlja zbog vezivanja liganda na receptor i dovodi do toga da se α q -podjedinica G-proteina G αq -tipa aktivira i zatim odvaja od βγ-dimera, a zatim stupa u interakciju sa fosfolipaza C. On cijepa fosfatidilinozitol 4,5-difosfat na IP 3 i DAG. Ovo rezultira povećanjem IP 3 i DAG nivoa. IP 3, vezivanje za specifične ligand-zavisne Ca 2+ kanale endoplazmatskog retikuluma,
oslobađa Ca 2+ iz njega. DAG izaziva aktivaciju protein kinaze C. U nestimulisanoj ćeliji, značajna količina ovog enzima je u citosolu u neaktivnom obliku. Ca 2+ uzrokuje da se protein kinaza C veže za unutrašnju površinu plazma membrane. Ovdje se enzim može aktivirati diacilglicerolom, koji nastaje hidrolizom fosfatidilinozitol 4,5-bisfosfata. Membranski fosfatidilserin također može biti aktivator protein kinaze C ako se enzim nalazi u membrani.
Opisano je oko 10 izoformi protein kinaze C. Iako su neke od njih prisutne u mnogim ćelijama sisara, γ i ε podtipovi se nalaze uglavnom u ćelijama centralnog nervnog sistema. Podtipovi protein kinaze C razlikuju se ne samo po svojoj distribuciji u cijelom tijelu, već, očigledno, i po mehanizmima za regulaciju njihove aktivnosti. Neki od njih u nestimulisanim ćelijama su povezani sa plazma membranom, tj. ne zahtijevaju povećanje koncentracije Ca 2+ za aktivaciju. Neke izoforme protein kinaze C aktiviraju arahidonska kiselina ili druge nezasićene masne kiseline.
Inicijalna prolazna aktivacija protein kinaze C nastaje pod uticajem diacilglicerola, koji se oslobađa kada se aktivira fosfolipaza C β, kao i pod uticajem Ca 2+ koji se oslobađa iz intracelularnih zaliha putem IP 3 . Dugotrajnu aktivaciju protein kinaze C pokreću fosfolipaze zavisne od receptora A 2 i D. One prvenstveno djeluju na fosfatidilholin, glavni membranski fosfolipid. Fosfolipaza A 2 odvaja od nje masnu kiselinu na drugom mjestu (obično nezasićenu) i lizofosfatidilholin. Oba ova proizvoda aktiviraju određene izoforme protein kinaze C. Fosfolipaza D zavisna od receptora razlaže fosfatidilholin tako da nastaju fosfatidna kiselina i holin. Fosfatidna kiselina se dalje cijepa na diacilglicerol, koji je uključen u dugotrajnu stimulaciju protein kinaze C.
Rice. 2-7. Osnovni principi aktivacije protein kinaze A, protein kinaze G i protein kinaze C.
Oznake: R - receptor, L - ligand
cAMP-ovisna protein kinaza (protein kinaza A) i povezani signalni putevi
U nedostatku cAMP, cAMP zavisna protein kinaza (protein kinaza A) sastoji se od četiri podjedinice: dvije regulatorne i dvije katalitičke. U većini tipova ćelija, katalitička podjedinica je ista, a regulatorne podjedinice su vrlo specifične. Prisustvo regulatornih podjedinica gotovo potpuno potiskuje enzimsku aktivnost kompleksa. Dakle, aktivacija enzimske aktivnosti protein kinaze zavisne od cAMP mora uključivati disocijaciju regulatornih podjedinica iz kompleksa.
Aktivacija se događa u prisustvu mikromolarnih koncentracija cAMP. Svaka regulatorna podjedinica vezuje dva svoja molekula. Vezivanje cAMP izaziva konformacijske promjene u regulatornim podjedinicama i smanjuje afinitet njihove interakcije sa katalitičkim podjedinicama. Kao rezultat toga, regulatorne podjedinice se odvajaju od katalitičkih podjedinica, a katalitičke podjedinice se aktiviraju. Aktivna katalitička podjedinica fosforilira ciljne proteine na specifičnim ostacima serina i treonina.
Poređenje aminokiselinskih sekvenci cAMP-ovisnih i drugih klasa protein kinaza pokazuje da su, uprkos velikim razlikama u njihovim regulatornim svojstvima, svi ovi enzimi visoko homologni u primarnoj strukturi srednjeg dijela. Ovaj dio sadrži ATP-vezujuću domenu i aktivno mjesto enzima, koje osigurava prijenos fosfata sa ATP-a na protein akceptor. Regije kinaze izvan ovog katalitičkog središnjeg dijela proteina uključene su u regulaciju aktivnosti kinaze.
Utvrđena je i kristalna struktura katalitičke podjedinice cAMP zavisne protein kinaze. Katalitički srednji dio molekule, prisutan u svim poznatim protein kinazama, sastoji se od dva dijela. Manji dio sadrži neobično mjesto za vezivanje ATP-a, a veći dio sadrži mjesto za vezivanje peptida. Mnoge protein kinaze takođe sadrže regulatorni region poznat kao pseudosupstratni domen. U sekvenci aminokiselina, on podsjeća na fosforilacijske regije supstratnih proteina. Domen pseudosupstrata, vezivanjem za aktivno mjesto protein kinaze, inhibira fosforilaciju pravih supstrata protein kinaze. Aktivacija kinaze može uključivati fosforilaciju ili nekovalentnu alosterijsku modifikaciju protein kinaze kako bi se eliminirao inhibitorni učinak domene pseudosubstrata.
Rice. 2-8. cAMP zavisna protein kinaza A i ciljevi.
Kada se epinefrin veže za odgovarajući receptor, aktivacija αs podjedinice stimuliše adenilat ciklazu da poveća nivoe cAMP. cAMP aktivira protein kinazu A, koja kroz fosforilaciju ima tri glavna efekta. (1) Protein kinaza A aktivira glikogen fosforilaznu kinazu, koja fosforilira i aktivira glikogen fosforilazu. (2) Protein kinaza A inaktivira glikogen sintazu i tako smanjuje stvaranje glikogena. (3) Protein kinaza A aktivira inhibitor fosfoprotein fosfataze-1 i na taj način inhibira fosfatazu. Ukupni učinak je koordinacija promjena u nivou glukoze.
Oznake: UDP-glukoza - uridin difosfat glukoza
Hormonska regulacija aktivnosti adenilat ciklaze
Slika 2-9 A prikazuje glavni mehanizam hormonski izazvane stimulacije i inhibicije adenilat ciklaze. Interakcija liganda sa receptorom povezanim sa α podjedinicom tipa α s (stimulativna) izaziva aktivaciju adenilat ciklaze, dok interakcija liganda sa receptorom povezanim sa α podjedinicom tipa α i (inhibitorna) izaziva inhibiciju enzim. G βγ podjedinica je identična iu stimulirajućim i kod inhibitornih G proteina. G α podjedinice i receptori su različiti. Formiranje aktivnih G α GTP kompleksa stimulirano ligandom odvija se kroz iste mehanizme u G αs i G αi proteinima. Međutim, G αs GTP i G αi GTP različito djeluju s adenilat ciklazom. Jedan (G αs GTP) stimuliše, a drugi G αi GTP) inhibira njegovu katalitičku aktivnost.
Slika 2-9 B prikazuje mehanizam aktivacije i inhibicije adenilat ciklaze izazvane određenim hormonima. β 1 -, β 2 - i D 1 -receptori su u interakciji sa podjedinicama koje aktiviraju adenilat ciklazu i povećavaju nivoe cAMP. α 2 i D 2 receptori stupaju u interakciju sa G αi podjedinicama, koje inhibiraju adenilat ciklazu. (Što se tiče α1 receptora, on stupa u interakciju sa G podjedinicom, koja aktivira fosfolipazu C.) Razmotrite jedan od primjera prikazanih na slici. Epinefrin se vezuje za β1 receptor, što dovodi do aktivacije G αs proteina, koji stimuliše adenilat ciklazu. Ovo dovodi do povećanja intracelularnog cAMP nivoa, a time i pojačava aktivnost PKA. S druge strane, norepinefrin se vezuje za α 2 receptor, što dovodi do aktivacije G αi proteina, koji inhibira adenilat ciklazu i na taj način smanjuje intracelularni nivo cAMP, smanjujući aktivnost PKA.
Rice. 2-9. Ligandom (hormonom) indukovana aktivacija i inhibicija adenilat ciklaze.
A je osnovni mehanizam. B - mehanizam u odnosu na specifične hormone
Protein kinaza C i povezani signalni putevi
α1 receptor je u interakciji sa G αq podjedinicom G proteina, koji aktivira fosfolipazu C. Fosfolipaza C cijepa fosfatidilinozitol 4,5-difosfat na IP 3 i DAG. IP 3, vezujući se za specifične ligand-zavisne Ca 2+ kanale endoplazmatskog retikuluma, oslobađa Ca 2+ iz njega, tj. povećava koncentraciju Ca 2+ u citosolu. DAG izaziva aktivaciju protein kinaze C. U nestimuliranoj ćeliji, ovaj enzim je neaktivan u citosolu
formu. Ako se nivo Ca 2+ u citosolu poveća, Ca 2+ stupa u interakciju sa protein kinazom C, što dovodi do vezivanja protein kinaze C za unutrašnju površinu ćelijske membrane. U ovom položaju enzim se aktivira diacilglicerolom koji nastaje tokom hidrolize fosfatidilinozitol-4,5-difosfata. Membranski fosfatidilserin također može biti aktivator protein kinaze C ako se enzim nalazi u membrani.
Tabela 2-3 navodi izoforme protein kinaze C sisara i svojstva ovih izoforma.
Tabela 2-3.Osobine izoforma protein kinaze C sisara
DAG - diacilglicerol; PS - fosfatidilserin; FFA - cis-nezasićene masne kiseline; LPC - lizofosfatidilholin.
Rice. 2-10. Diacilglicerol/inozitol 1,4,5-trifosfatni signalni putevi
Fosfolipaze i povezani signalni putevi na primjeru arahidonske kiseline
Neki agonisti preko G proteina se aktiviraju fosfolipaza A 2, koji djeluje na membranske fosfolipide. Produkti njihovih reakcija mogu aktivirati protein kinazu C. Posebno, fosfolipaza A 2 odvaja masnu kiselinu koja se nalazi na drugoj poziciji od fosfolipida. Zbog činjenice da neki fosfolipidi sadrže arahidonsku kiselinu na ovoj poziciji, uzrokovanu fosfolipazom A 2, razgradnjom ovih fosfolipida oslobađa se značajna količina iste.
Gore opisani signalni put arahidonske kiseline povezan sa fosfolipazom A 2 naziva se direktnim. Indirektni put aktivacije arahidonske kiseline povezan je sa fosfolipazom C β.
Sama arahidonska kiselina je efektorska molekula, a osim toga, služi i kao prekursor za unutarćelijsku sintezu prostaglandini, prostaciklini, tromboksani I leukotrieni- važne klase regulatornih molekula. Arahidonska kiselina se također formira iz produkata razgradnje diacil-glicerola.
Prostaglandini, prostaciklini i tromboksani se sintetiziraju iz arahidonske kiseline put ovisan o ciklooksigenazi, i leukotrieni - put ovisan o lipoksigenazi. Jedan od protuupalnih učinaka glukokortikoida je upravo inhibicija fosfolipaze A 2, koja oslobađa arahidonsku kiselinu iz fosfolipida. Acetilsalicilna kiselina (aspirin ) i drugi nesteroidni protuupalni lijekovi inhibiraju oksidaciju arahidonske kiseline ciklooksigenazom.
Rice. 2-11. Signalni putevi arahidonske kiseline.
Oznake: PG - prostaglandin, LH - leukotrien, GPETE - hidroperoksieikozatetraenoat, GETE - hidroksieikozatetraenoat, EPR - endoplazmatski retikulum
Kalmodulin: struktura i funkcije
Različiti vitalni ćelijski procesi, uključujući oslobađanje neurotransmitera, lučenje hormona i kontrakciju mišića, regulirani su citosolnim razinama Ca 2+. Jedan od načina na koji ovaj ion utječe na ćelijske procese je njegovo vezivanje za kalmodulin.
Calmodulin- protein molekulske težine 16.700 (sl. 2-12 A). Prisutan je u svim ćelijama, ponekad čini i do 1% njihovog ukupnog sadržaja proteina. Kalmodulin vezuje četiri jona kalcijuma (sl. 2-12 B i C), nakon čega ovaj kompleks reguliše aktivnost različitih intracelularnih proteina, od kojih mnogi nisu protein kinaze.
Ca 2+ kompleks sa kalmodulinom također aktivira protein kinaze zavisne od kalmodulina. Specifične protein kinaze zavisne od kalmodulina fosforilišu specifične efektorske proteine, kao što su miozinski regulatorni laki lanci, fosforilaza i faktor elongacije II. Multifunkcionalne protein kinaze zavisne od kalmodulina fosforiliraju brojne nuklearne, citoskeletne ili membranske proteine. Neke protein kinaze zavisne od kalmodulina, kao npr
laki lanac miozina i fosforilaza kinaza djeluju samo na jedan ćelijski supstrat, dok su drugi multifunkcionalni i fosforiliraju više od jednog supstratnog proteina.
Kalmodulin zavisna protein kinaza II je glavni protein nervnog sistema. U nekim dijelovima mozga čini i do 2% ukupnog proteina. Ova kinaza je uključena u mehanizam u kojem povećanje koncentracije Ca 2+ u nervnom terminalu uzrokuje oslobađanje neurotransmitera egzocitozom. Njegov glavni supstrat je protein tzv sinapsin I, prisutna u nervnim završecima i vezana za vanjsku površinu sinaptičkih vezikula. Kada je sinapsin I vezan za vezikule, sprečava egzocitozu. Fosforilacija sinapsina I uzrokuje njegovo odvajanje od vezikula, omogućavajući im da oslobode neurotransmiter u sinaptički rascjep egzocitozom.
Kinaza lakog lanca miozina igra važnu ulogu u regulaciji kontrakcije glatkih mišića. Povećanje koncentracije Ca 2+ u citosolu u ćelijama glatkih mišića aktivira kinazu lakog lanca miozina. Fosforilacija regulatornih lakih lanaca miozina dovodi do produžene kontrakcije glatkih mišićnih ćelija.
Rice. 2-12. Calmodulin.
A - kalmodulin bez kalcijuma. B - vezivanje kalcijuma za kalmodulin i peptidnu metu. B - shema povezivanja.
Oznake: EF - Ca 2+ -vezujući domeni kalmodulina
Receptori sa intrinzičnom enzimskom aktivnošću (katalitički receptori)
Hormoni i faktori rasta vezuju se za proteine na površini ćelije koji imaju enzimsku aktivnost na citoplazmatskoj strani membrane. Slika 2-13 prikazuje pet klasa katalitičkih receptora.
Jedan od tipičnih primjera transmembrane receptori sa aktivnošću gvanilat ciklaze, receptor atrijalnog natriuretičkog peptida (ANP). Membranski receptor za koji se ANP vezuje nezavisan je od sistema za transdukciju signala koji se razmatra. Gore je opisano djelovanje ekstracelularnih agonista, koji vezivanjem za membranske receptore ili aktiviraju adenilat ciklazu preko G s proteina, ili je inhibiraju preko G i . Membranski receptori za ANP su zanimljivi jer sami receptori imaju aktivnost gvanilat ciklaze, stimulisanu vezivanjem ANP-a za receptor.
ANP receptori imaju ekstracelularni ANP-vezujući domen, jednu transmembransku spiralu i intracelularni domen gvanilat ciklaze. Vezivanje ANP-a za receptor povećava intracelularne nivoe cGMP, koji stimuliše cGMP zavisnu protein kinazu. Za razliku od cAMP zavisne protein kinaze, koja ima regulatorne i katalitičke podjedinice, regulatorni i katalitički domeni cGMP zavisne protein kinaze nalaze se na istom polipeptidnom lancu. CGMP-ovisna kinaza zatim fosforilira intracelularne proteine, što dovodi do različitih ćelijskih odgovora.
Receptori sa aktivnošću serin-treonin kinaze fosforiliraju proteine samo na ostacima serina i/ili treonina.
Druga porodica membranskih receptora koji nisu vezani za G protein se sastoji od proteina sa intrinzičnom aktivnošću tirozin-protein kinaze. Receptori sa svojom aktivnošću tirozin-protein kinaze su proteini sa glikozilovanim ekstracelularnim domenom, jedini
transmembranski region i intracelularni domen sa aktivnošću tirozin-protein kinaze. Vezivanje agonista za njih, npr. faktor rasta nerava (NGF), stimulira aktivnost tirozin-protein kinaze, koja fosforilira specifične efektorske proteine na određenim ostacima tirozina. Većina receptora faktora rasta dimerizira se kada se NGF veže za njih. Upravo dimerizacija receptora dovodi do pojave aktivnosti njegove tirozin protein kinaze. Aktivirani receptori često sami sebe fosforiliraju, što se naziva autofosforilacija.
Za superporodicu peptidnih receptora uključuju insulinske receptore. Ovo su takođe tirozin protein kinaze. U podklasi receptora koji pripadaju porodici inzulinskih receptora, neligandirani receptor postoji kao disulfidno vezan dimer. Interakcija sa insulinom dovodi do konformacionih promena u oba monomera, što povećava vezivanje za insulin, aktivira receptorsku tirozin kinazu i dovodi do povećane autofosforilacije receptora.
Vezivanje hormona ili faktora rasta za njegov receptor pokreće različite ćelijske odgovore, uključujući ulazak Ca 2+ u citoplazmu, povećan metabolizam Na + /H +, stimulaciju uzimanja aminokiselina i šećera, stimulaciju fosfolipaze C β i hidroliza fosfatidilinozitol difosfata.
Receptori hormon rasta, prolaktin I eritropoetin, baš kao i receptori interferon i mnogi citokini, ne služe direktno kao protein kinaze. Međutim, nakon aktivacije, ovi receptori formiraju signalne komplekse sa intracelularnim tirozin-protein kinazama, koje pokreću njihove intracelularne efekte. Zato oni nisu pravi receptori sa svojom aktivnošću tirozin-protein kinaze, već se jednostavno vezuju za njih.
Na osnovu strukture može se pretpostaviti da je transmembranska tirozin protein fosfataze su također receptori, a njihova aktivnost tirozin-protein fosfataze je modulirana ekstracelularnim ligandima.
Rice. 2-13. Katalitički receptori.
A - receptor guanil ciklaze, B - receptor sa aktivnošću serin-treonin kinaze, B - receptor sa sopstvenom aktivnošću tirozin-protein kinaze, D - receptori povezani sa aktivnošću tirozin-protein kinaze
Protein tirozin kinaze povezane s receptorima na primjeru interferonskih receptora
Interferonski receptori nisu direktno protein kinaze. Kada se aktiviraju, ovi receptori formiraju signalne komplekse sa intracelularnim tirozin-protein kinazama, koje pokreću njihove intracelularne efekte. Odnosno, oni nisu pravi receptori sa svojom aktivnošću tirozin-protein kinaze, već se jednostavno vezuju za njih, tzv. tirozin-protein kinaze povezane sa receptorom (zavisne od receptora).
Mehanizmi pomoću kojih ovi receptori vrše svoje efekte pokreću se kada se hormon veže za receptor, uzrokujući njegovu dimerizaciju. Dimer receptora vezuje jedan ili više članova Janus-porodica protein tirozin kinaza (JAK). JAK onda pređi
fosforiliraju jedni druge kao i receptore. Članovi familije pretvarača signala i aktivatora transkripcije (STAT) vezuju fosforilirane domene na receptor i JAK kompleks. STAT proteini su fosforilisani JAK kinazama i zatim disocirani od signalnog kompleksa. Fosforilirani STAT proteini na kraju formiraju dimere koji se kreću u jezgro kako bi aktivirali transkripciju određenih gena.
Specifičnost receptora za svaki hormon delimično zavisi od specifičnosti članova porodice JAK ili STAT koji se kombinuju da formiraju signalni kompleks. U nekim slučajevima, signalni kompleks također aktivira kaskadu kinaze MAP (protein koji aktivira mitogen) kroz adapterske proteine koje koriste receptorske tirozin kinaze. Neki od odgovora liganda receptora tirozin kinaze također uključuju JAK i STAT puteve.
Rice. 2-14. Primjer katalitičkih receptora povezanih s aktivnošću protein tirozin kinaze. α-aktivirani receptor -interferon (A) iγ - interferon (B)
Ras-slični monomerni G proteini i njihovi posredovani transdukcioni putevi
Ligand, kao što je faktor rasta, veže se za receptor koji ima vlastitu aktivnost protein tirozin kinaze, što rezultira povećanom transkripcijom u procesu od 10 koraka. Ras-slični monomerni GTP-vezujući proteini učestvuju u putu transdukcije signala u fazi prijenosa signala od receptora s vlastitom aktivnošću tirozin-protein kinaze (na primjer, receptori faktora rasta) do intracelularnih efektora. Aktivacija i inaktivacija monomernih GTP-vezujućih proteina zahtijevaju dodatne regulatorne proteine. Monomerni G proteini se aktiviraju proteinima koji oslobađaju gvanin nukleotide (GNRP) i inaktiviraju se proteinima koji aktiviraju GTPazu (GAP).
Monomerni GTP-vezujući proteini iz porodice Ras posreduju u vezivanju mitogenih liganada i njihovih receptora tirozin-protein kinaze, što pokreće intracelularne procese koji dovode do proliferacije ćelija. Kada su Ras proteini neaktivni, ćelije ne reaguju na faktore rasta koji deluju preko receptora tirozin kinaze.
Aktivacija Ras pokreće put transdukcije signala, što na kraju dovodi do transkripcije određenih gena koji promoviraju rast stanica. Kaskada MAP kinaze (MAPK) je uključena u odgovore nakon aktivacije Ras. Protein kinaza C takođe aktivira kaskadu MAP kinaze. Stoga se čini da je kaskada MAP kinaze važna tačka konvergencije za različite efekte koji indukuju proliferaciju ćelija. Štaviše, postoji ukrštanje između protein kinaze C i tirozin kinaze. Na primjer, γ izoforma fosfolipaze C se aktivira vezivanjem za aktivirani Ras protein. Ova aktivacija se prenosi na protein kinazu C u procesu stimulacije hidrolize fosfolipida.
Slika 2-15 prikazuje mehanizam koji uključuje 10 faza.
1. Vezivanje liganda dovodi do dimerizacije receptora.
2. Aktivirana protein tirozin kinaza (RTK) se sama fosforiliše.
3.GRB 2 (protein vezan na receptor faktora rasta-2), protein koji sadrži SH 2, prepoznaje ostatke fosfotirozina na aktiviranom receptoru.
4. GRB 2 povezivanje uključuje SOS (sin bez sedmorice) protein za izmjenu nukleotida gvanina.
5.SOS aktivira Ras formiranjem GTP-a na Rasu umesto GDP-a.
6. Aktivni Ras-GTP kompleks aktivira druge proteine tako što ih fizički ugrađuje u plazma membranu. Aktivni Ras-GTP kompleks stupa u interakciju s N-terminalnim dijelom serin-treonin kinaze Raf-1 (poznate kao protein koji aktivira mitogen, MAP), prve u nizu aktiviranih protein kinaza koje prenose aktivacijski signal ćeliji jezgro.
7.Raf-1 fosforilira i aktivira protein kinazu zvanu MEK, koja je poznata kao MAP kinaza kinaza (MAPKK). MEK je multifunkcionalna protein kinaza koja fosforilira supstrate ostataka tirozina i serina/treonina.
8.MEK fosforiliše MAP kinazu (MAPK), koja se takođe pokreće ekstracelularnom signalnom regulatornom kinazom (ERK 1, ERK 2). Aktivacija MAPK zahtijeva dvostruku fosforilaciju na susjednim ostacima serina i tirozina.
9. MAPK služi kao kritični efektorski molekul u Ras-ovisnoj transdukciji signala jer fosforilira mnoge ćelijske proteine nakon mitogene stimulacije.
10. Aktivirani MAPK se translocira u jezgro, gdje fosforiliše transkripcijski faktor. U principu, aktiviran Ras aktivira MAP
povezivanjem sa njom. Ova kaskada rezultira fosforilacijom i aktivacijom MAP kinaze, koja zauzvrat fosforiliše transkripcione faktore, proteinske supstrate i druge protein kinaze važne za diobu ćelija i druge odgovore. Aktivacija Ras zavisi od vezivanja adapterskih proteina za domene fosfotirozina na receptorima aktiviranim faktorom rasta. Ovi adapterski proteini se vezuju za i aktiviraju GNRF (protein za izmjenu nukleotida gvanina), koji aktivira Ras.
Rice. 2-15. Regulacija transkripcije monomernim G proteinima sličnim Rasu, koju pokreće receptor sa svojom aktivnošću tirozin-protein kinaze
Regulacija transkripcije cAMP-ovisnim DNK elementom koji djeluje proteinom (CREB)
CREB, široko rasprostranjen faktor transkripcije, obično je povezan s regijom DNK koja se naziva CRE (cAMP element odgovora). U nedostatku stimulacije, CREB je defosforiliran i nema efekta na transkripciju. Brojni putevi transdukcije signala kroz aktivaciju kinaza (kao što su PKA, Ca 2+ /kalmodulin kinaza IV, MAP kinaza) dovode do fosforilacije CREB. Fosforilovani CREB se vezuje C.B.P.(CREB-vezujući protein- CREB-vezujući protein), koji ima domen koji stimuliše transkripciju. Paralelno, fosforilacija aktivira PP1
(fosfoprotein fosfataza 1), koja defosforilira CREB, što rezultira zaustavljanjem transkripcije.
Pokazalo se da je aktivacija CREB-posredovanog mehanizma važna za implementaciju viših kognitivnih funkcija kao što su učenje i pamćenje.
Slika 2-15 takođe prikazuje strukturu cAMP zavisne PKA, koja se u odsustvu cAMP sastoji od četiri podjedinice: dve regulatorne i dve katalitičke. Prisustvo regulatornih podjedinica potiskuje enzimsku aktivnost kompleksa. Vezivanje cAMP inducira konformacijske promjene u regulatornim podjedinicama, što rezultira odvajanjem regulatornih podjedinica od katalitičkih podjedinica. Katalitička PKA ulazi u ćelijsko jezgro i pokreće gore opisani proces.
Rice. 2-16. Regulacija transkripcije gena od strane CREB-a (cAMP odgovor elementa koji vezuje protein) kroz povećanje nivoa cikličkog adenozin monofosfata
