Все последствия повреждения генома под влиянием разнообразных альтерирующих факторов, а также нарушений механизмов реализации генетической программы рассмотреть в рамках учебника невозможно. Ниже приведены лишь некоторые области, каждая из которых представляет собой бурно развивающиеся направления молекулярной биологии и молекулярной патологии.

• Энзимология (нарушения ферментативного катализа драматическим образом сказываются на всех сторонах жизнедеятельности клеток; так, многие из тысяч моногенных заболеваний являются следствием дефекта кодирующих структуру ферментов).
• Клеточный цикл (дефекты даже одного из сотен факторов, регулирующих клеточный цикл, неизбежно приводят к нарушениям пролиферации клеток, в том числе к бесконтрольному размножению повреждённой клетки и формированию малигнизированных клонов).
• Онкогены (активация онкогенов является центральным звеном канцерогенеза).
• Апоптоз.

Описание молекулярных механизмов, многих физиологических и патологических процессов в связи с успешной реализацией первых этапов международной научной программы «Геном Человека», во-первых, создаёт фундамент медицины недалёкого будущего (молекулярной патологии); во-вторых, вселяет надежды на успех в таких областях медицины, как онкология, генная терапия наследственных заболеваний, фармакогенетика.

РАССТРОЙСТВА РЕГУЛЯЦИИ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ

Нарушения жизнедеятельности клетки могут быть результатом расстройств одного или нескольких уровней реализации регуляторных механизмов. Некоторые из них приведены на рисунке.

Межклеточные информационные сигналы

Все виды информационных межклеточных взаимодействий описаны в рамках концепции «сигнал—ответ», основы которой заложил Пауль Эрлих. Межклеточные информационные взаимодействия укладываются в следующую схему:

Сигнал -> рецептор -> (второй посредник) -> ответ.

Сигналы

Передачу сигналов от клетки к клетке осуществляют сигнальные молекулы (первый посредник), вырабатываемые в одних клетках и специфически воздействующие на другие — клетки-мишени. Специфичность воздействия сигнальных молекул определяют рецепторы клетки-мишени, связывающие только собственные лиганды. Все сигнальные молекулы (лиганды) — в зависимости от их физико-химической природы — подразделяют на полярные (точнее — гидрофильные) и аполярные (жирорастворимые). Гидрофильные молекулы (например, нейромедиаторы, цитокины, пептидные гормоны, Аг) не проникают через плазматическую мембрану и связываются с рецепторами плазмолеммы (мембранные рецепторы). Жирорастворимые молекулы (например, стероидные и тиреоидные гормоны) проникают через плазмолемму и связываются с рецепторами внутри клетки (ядерные рецепторы).

Рецепторы. Описаны три класса клеточных рецепторов: мембранные, ядерные и сиротские.

Мембранные рецепторы — гликопротеины. Они контролируют проницаемость плазмолеммы путём изменения конформации белков ионных каналов (например, н-холинорецептор), регулируют поступление молекул в клетку (например, холестерина при помощи рецепторов ЛНП), связывают молекулы внеклеточного матрикса с элементами цитоскелета (например, интегрины), регистрируют присутствие информационных сигналов (например, нейромедиаторов, квантов света, обонятельных молекул, Аг, цитокинов, гормонов пептидной природы). Мембранные рецепторы регистрируют поступающий к клетке сигнал и передают его внутриклеточным химическим соединениям, опосредующим конечный эффект (вторые посредники). Функционально мембранные рецепторы подразделяют на каталитические, связанные с ионными каналами и оперирующие через G-белок.

Ядерные рецепторы — белки-рецепторы стероидных гормонов (минерало -и глюкокортикоиды, эстрогены, прогестерон, тестостерон), ретиноидов, тиреоидных гормонов, жёлчных кислот, витамина D3. Каждый рецептор имеет область связывания лиганда и участок, взаимодействующий со специфическими последовательностями ДНК. Другими словами, ядерные рецепторы — активируемые лигандом факторы транскрипции.

Сиротские рецепторы. В геноме человека имеется более 30 ядерных рецепторов, лиганды которых находятся на стадии идентификации.

Вторые посредники

Внутриклеточные сигнальные молекулы (вторые посредники) передают информацию с мембранных рецепторов на эффекторы (исполнительные молекулы), опосредующие ответ клетки на сигнал. Стимулы, такие, как свет, молекулы различных веществ, гормоны и другие химические сигналы (лиганды), инициируют ответ клетки-мишени, изменяя в ней уровень внутриклеточных (вторых) посредников. Вторые посредники представлены многочисленным классом соединений. К ним относятся циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), инозитолтрифосфат, диа-цилглицерол, Са2+.

Ответы клеток-мишеней

Функции клеток являются следствием реализации генетической информации (например, транскрипция, посттрансляционная модификация) и крайне разнообразны (например, изменения характера функционирования, стимуляция или подавление активности, перепрограммирование синтезов и т.д.).

- Читать дале "Расстройства взаимодействия БАВ с рецепторами. Расстройства на уровне вторых посредников. Расстройства на уровне ответа на сигнал."