Сигнальные белки часто экспрессируются в виде множественных форм
Основные положения:
- Существование отдельных форм сигнальных белков (изоформ) расширяет возможности регуляторных механизмов, участвующих в системах передачи сигналов.
- Изоформы белков могут различаться по своим функциям, чувствительности к регуляторным воздействиям и по степени экспрессии.
- В зависимости от сигнальных систем, клетки могут экспрессировать одну или несколько изоформ.
Количество систем передачи сигналов, их способность к адаптации и регулируемость увеличиваются при экспрессии множества форм отдельных сигнальных белков, проявляющих различные биохимические свойства. Эти формы могут кодироваться несколькими генами или несколькими иРНК одного гена при альтернативном сплайсинге или процессинге иРНК, и их количество впечатляет. Рассмотрим нейромедиатор серотонин : у животных имеется тринадцать серотониновых рецепторов , каждый из которых стимулирует определенный набор G-белков семейств Gi , Gs и Gq . (Четырнадцатый серотониновый рецептор представляет собой ионный канал.) На рис. 18.12 представлена связь этих серотониновых рецепторов с семействами G-белка.
Существует также большое разнообразие между G-белками и аденилатциклазами . Известны три гена, кодирующие Gальфаi , и по одному гену для родственных белков - ген Gальфаz и ген Gальфаo . Более того, мРНК Gальфаo образует несколько продуктов сплайсинга . Существует четыре белка Gq . К этому надо добавить пять генов, кодирующих Gбета , и двенадцать генов, кодирующих Gгамма . Также большая часть образующихся димеров, Gбета-гамма , экспрессируется в клетке. Существует десять генов аденилатциклазы , которые являются прямыми мишениями Gs и служат прямыми или непрямыми мишенями для других G-белков. Хотя все девять изоформ мембранной аденилатциклазы стимулируются белком Gальфаs , в ответ на действие Gбета-гамма , Gальфаi , Са2+ , кальмодулина , и нескольких протеинкиназ у них проявляется различный стимулирующий и ингибирующий эффект ( рис. 18.13 ). Таким образом, стимуляция серотонином может приводить к различным ответам в зависимости от вида белков, в определенное время, локализованных в определенных местах клетки.
Иногда для изоформ сигнальных белков характерны совершенно разные формы входных сигналов. Например, все представители семейства фосфолипазы C (PLC) гидролизуют фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат , образуя два вторичных мессенджера , диацилглицерин и инозитол-1,4,5-трифосфат (см. Липиды и родственные соединения являются сигнальными молекулами ). Различные изоформы могут регулироваться разными комбинациями Gальфаq , Gбета-гамма , фосфорилирования , мономерными G-белками или ионами Са2+ .
Поскольку при экспрессии формы сигнального белка у клетки есть возможность выбора, она может использовать экспрессию конкретных изоформ для того, чтобы изменить во всем остальном одинаковые сигнальные функции. Различные клетки экспрессируют одну или несколько изоформ, определяющих соответствующий ответ, и экспрессия может меняться в соответствии с другими входными сигналами или метаболическим статусом клетки. Системы передачи сигнала относительно устойчивы к мутациям и другим нарушениям, поскольку утрата одной изоформы сигнального белка часто компенсируется увеличением экспрессии или активности другой его изоформы. Аналогичным образом, искусственная гиперэкспрессия может приводить к пониженной экспрессии эндогенного белка. Таким образом, наличие множества рецепторов существенно способствует адаптации и устойчивости сигнальных сетей к повреждениям.
Смотрите также:
