RSS    

   Атф индуцированное изменение внутриклеточной концентрации кальция в нейронах неокортекса крыс

саркоплазматические Са2+ каналы кардиомиоцитов не связаны с плазмалеммой, и

для стимуляции освобождения Са2+ из депо требуется увеличение концентрации

цитозольного кальция (RyR2-тип). ДНК, кодирующая белки двух типов каналов

Са2+ освобождения, была клонирована из тканей человека и кролика, что дало

возможность экспрессировать Са2+-управляемые Са2+ каналы в модельные

клеточные системы. Белки, встроенные в липидный бислой, формируют

чувствительные к рианодину каналы, активируемые ионами Са2+ (50 нмоль/л) в

присутствии АТФ (29). Кроме этих двух типов Са2+-активируемых Са2+ каналов,

недавно был идентифицирован третий тип Са2+ каналов ЭР (RyR3-тип), который

является продуктом другого гена. Этот третий тип Са2+ каналов ЭР, как было

показано, не чувствителен к кофеину (21). Эксперименты, проведенные на

нервных тканях, продемонстрировали присутствие всех трех типов Са2+-

управляемых Са2+ каналов ЭР в мозге млекопитающих, однако RyR2-тип является

доминантным (38). Са2+-управляемые Са2+ каналы ЭР являются гомотетрамерами,

состоящими из мономеров с молекулярным весом 500 КД (39)

IP3-управляемые Са2+ каналы ЭР. Существование IP3-управляемых Са2+

каналов впервые было обнаружено в нейронах Пуркинье. Позже было показано,

что они встроены в мембрану эндоплазматического ретикулума. Структура IP3-

управляемых Са2+ каналов сходна со структурой Са2+-управляемых Са2+ каналов

ЭР. Они также являются гомотетрамерами с молекулярным весом мономера 260

КД. 50% этих каналов активируется 15 мкмоль/л IP3 и блокируется рутением

красным и La3+. IP3-управляемые Са2+ каналы были выделены из мозга

млекопитающих, и их аминокислотная последовательность была расшифрована.

Было показано, что семейство генов, экспрессирующих IP3-управляемые Са2+

каналы, состоит из трех или четырех различных генов; они характеризуются

различной чувствительностью к IP3 и по-разному распределены в мозге

млекопитающих (45). Порог активации этих каналов варьирует между 0.2 - 0.5

мкмоль/л в нейронах Пуркинье мозжечка и возрастает до 9 мкмоль/л в

астроцитах.

4 Кальциевые насосы

Существует два семейства Са2+ насосов, ответственных за устранение

ионов Са2+ из цитоплазмы: Са2+ насосы плазмалеммы и Са2+ насосы

эндоплазматического ретикулума. Хотя они относятся к одному семейству

белков (так называемому P-классу АТФ-аз), эти насосы обнаруживают некоторые

различия в строении, функциональной активности и фармакологии.

Кальциевый насос плазмалеммы. Са2+ насос плазмалеммы, который удаляет

ионы Са2+ из цитоплазмы в межклеточное пространство, был открыт в 1966

году. Молекулярные свойства Са2+ насосов плазмалеммы описаны в нескольких

обзорах (18), однако достоверных данных о скорости вывода Са2+ и регуляции

Са2+ насосов в нервных клетках немного. Недавно был разработан

двухфлуоресцентный микрокапельный метод (58), позволяющий одновременно

измерять [Ca2+]i и выход Са2+ наружу на одиночных клетках. Исследования,

проведенные с помощью данного метода на нейронах моллюска и секреторных

клетках, показали, что активность Са2+ насоса плазмалеммы контролируется

непосредственно [Ca2+]i: увеличение концентрации цитоплазматического

кальция активирует Са2+ насос (58). В нейронах моллюска около 40% ионов

кальция, входящих в клетку в ответ на деполяризацию мембраны, выводится из

нейрона уже во время фазы нарастания [Ca2+]i, отражая таким образом

активацию кальциевого насоса плазмалеммы увеличением концентрации

цитозольного Са2+ (58).

Кальциевый насос эндоплазматического ретикулума. Во многих

эукариотических клетках, наряду с Са2+ насосом плазмалеммы, существует

кальциевый насос сарко(эндо)плазматического ретикулума (SERCA). В настоящее

время описано по крайней мере 3 различных изоформы SERCA-насосов в клетках

млекопитающих. SERCA1-подтип сосредоточен исключительно в быстрых скелетных

мышцах, SERCA2-насосы широко распространены в других тканях. Значимость

SERCA3-насосов менее ясна (13). Белки SERCA2-насосов разделяются на две

различные изоформы: SERCA2а, характерные для кардиомиоцитов и гладких мышц,

и SERCA2b, характерные для тканей мозга. Предполагается, что насосы SERCA

различными способами регулируются цитоплазматической и интралюминальной

концентрациями Са2+: Увеличение [Ca2+]i активирует захват ионов кальция в

ЭР, в то время как увеличение свободного кальция внутри ЭР ингибирует

насосы SERCA (12). Насосы SERCA эффективно и селективно блокируются

тапсигаргином в наномолярных концентрациях (37) и микромолярными

концентрациями циклопиазоновой кислоты. Однако, тапсигаргин вызывает также

блокаду потенциал - управляемых кальциевых каналов плазмалеммы, как это

показано на клетках коркового слоя надпочечников и на сенсорных нейронах

(Shmigol et al., 1995), поэтому его следует использовать с некоторой

осторожностью.

5 Кальциевые обменники

Дополнительным механизмом, ответственным за вывод ионов кальция из

цитоплазмы, является натрий-кальциевый обменник, который выводит Са2+,

используя энергию натриевого электрохимического градиента. Наличие Na+-

Са2+ обменника было показано в различных типах возбудимых и невозбудимых

клеток; в клетках нервной системы он был обнаружен в конце 60-х годов (9).

В нейронах моллюска, помещенных в среду с пониженным натрием (т.е. с

обратным натриевым градиентом), наблюдалось увеличение [Ca2+]i, что

является результатом работы обменника в инвертированной форме. Однако,

вклад Na+- Са2+ обменника в регуляцию [Ca2+]i в нейронах млекопитающих до

сих пор не оценен. В некоторых работах было показано, что обменник

принимает незначительное участие в удалении цитоплазматического Са2+, в то

время как в других работах представлены данные о том, что обменник играет

существенную роль в переносе Са2+ через мембрану (57).

6 Са2+-связывающие органеллы

Кроме быстрого связывания цитозольного Са2+ внутриклеточными Са2+-

связывающими белками, ионы кальция, попадающие в цитозоль, могут

аккумулироваться аппаратом Гольджи или клеточным ядром, захватываться

митохондриальными Са2+ депо, имеющими достаточно невысокое сродство к Са2+,

или быстрыми депо, связанными с ЭР или СР, имеющими высокое сродство к

Са2+. Однако если [Ca2+]i превышает 0,5 мкмоль/л, наблюдается существенное

перераспределение [Ca2+]i в область митохондрий. Буферные системы

митохондрий принимают участие в удалении избыточного Са2+ из цитоплазмы в

клетках кишечника, некоторых типах нервных клеток (59) и в секреторных

клетках после повышения [Ca2+]i, стимулированного агонистами. Связывание

кальция митохондриями обеспечивается активностью систем, расположенных на

внутренней митохондриальной мембране. Са2+ поступает в митохондрии по

электрохимическому градиенту; разность потенциалов, обеспечивающая

транспорт кальция, создается переносом электронов во время клеточного

дыхания и связанного с ним переносом протонов. Перенос электронов по

дыхательной цепи является основным механизмом, обеспечивающим энергетику

транспорта кальция. Подавление дыхательной цепи карбонил-цианид-м-

хлорофенил-гидразоном (СССР) эффективно блокирует аккумуляцию кальция

митохондриями (41).

2 Влияние АТФ на кальциевый гомеостаз

Последние исследования показали, что АТФ занимает прочное место в ряду

нейромедиаторов центральной и периферической нервной систем (Burnstock

1990). Не вызывает сомнения, что АТФ является не только важнейшим

внутриклеточным метаболитом, но и служит важным объектом межклеточного

взаимодействия.

1 Строение и свойства АТФ

[pic]

АТФ (см. рис.1) представляет собой нуклеотид и как всякий нуклеотид состоит

из трех компонентов: азотистого основания, сахара пентозы и фосфата. В

качестве азотистого основания в нуклеотидах присутствуют производные пурина

и пиримидина. Фосфаты соединены в полифосфатную цепь, количество которых в

естественных нуклеотидах не превышает трех. Однако синтезированы

нуклеотиды, содержащие линейные цепи из более чем 3-х фосфатов, к примеру

аденозинтетра- и аденозинпентафосфаты.

Названия нуклеотидов, содержащих в качестве сахара рибозу, складываются из

названия соответствующего нуклеозида, приставки, обозначающей количество

фосфатных групп в нуклеотиде и слова фосфат. Для наиболее распространенных

нуклеотидов приняты сокращенные названия, например АТФ для

аденозинтрифосфата, ГТФ - для гуанозинтрифосфата, ИМФ - инозинмонофосфата.

В области нейтральных значений pH нуклеиновые основания и рибоза в

растворе не заряжены (Мартин, Мариам, 1982). Нуклеотиды, из-за наличия

фосфатов, представляют собой сильные кислоты. АТФ содержит четыре ОН

группы, способные к ионизации, три из которых имеют pKa ниже 3, а pKa

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6


Новости


Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

                   

Новости

© 2010.