1. Повышение концентрации Са²⁺ в цитозоле в качестве сигнала
2. Действие Са²⁺
3. Коротко - кальцийпроводимые сигналы
4. Список использованной литературы

а) Повышение концентрации Са²⁺ в цитозоле в качестве сигнала.

P.S. Кальций (Са²⁺) высвобождается из внутриклеточных полостей и устремляется в клетку по ионным каналам клеточной мембраны. Эти каналы могут быть потенциалзависимыми или лигандуправляемыми.

1. Высвобождение Са²⁺. Чтобы повысить концентрацию Са²⁺ в цитозоле, рецепторы стимулируют фосфолипазу С (ФЛСβ или ФЛСγ). Фосфолипаза отщепляет от определенных фосфолипидов мембраны (фосфатидилинозитолфосфатов) инозитолтрифосфат (IP₃) (рис. ниже).

IP₃ присоединяется к каналам внутри эндоплазматического ретикулума, которые способствуют высвобождению Са²⁺ из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму. Опорожнение внутриклеточных накопителей Са²⁺ приводит к активации кальциевых каналов в клеточной мембране, или CRAC (calcium release activated calcium channel), через которые в цитозоль проникает еще большее количество Са²⁺. CRAC состоит из белка канала Orai и активирующего белка Stim.

2. Диацилглицерол и протеинкиназа С. При отщеплении IP3 из фосфолипидов мембраны образуется диацилглицерол. Вместе с Са²⁺ диацилглицерол активирует протеинкиназу С (ПКС), которая регулирует транспортные белки, расположенные в клеточной мембране.

Таким образом, ПКС стимулирует обмен Na⁺/H⁺ в NHE1 и тем самым снижает концентрацию Н+ в цитозоле. ПКС регулирует дальнейшее разветвление цитоскелета, а кроме того, активируя факторы транскрипции, контролирует синтез белков (рис. выше). Регулируемые с помощью ПКС факторы транскрипции в первую очередь контролируют ранние гены, осуществляющие быстрое приспособление клетки к изменяющимся условиям окружающей среды.

3. Лигандуправляемые и потенциалзависимые кальциевые каналы. Внутриклеточная концентрация Са²⁺ может первично повышаться за счет притока кальция по ионным каналам, благодаря чему некоторые типы нейромедиаторов могут соединяться с каналами, пропускающими Са²⁺, и открывать их.

В результате этого так называемые возбудимые клетки располагают потенциалзависимыми проницаемыми кальциевыми каналами, активность которых регулируется посредством разницы потенциала через клеточную мембрану. При нормальной поляризации клеточной мембраны (наибольшее значение составляет -60 мВ) каналы закрыты, при деполяризации они активируются. По каналам передача сигнала между клетками воздействует на потенциал клеточной мембраны.

б) Действие Са²⁺.

P.S. Са²⁺ влияет на активность и экспрессию эффекторных молекул с помощью кальмодулина/ кальцинейрина или путем непосредственного соединения.

1. Кальмодулин и кальцинейрин. Вместе с ПКС Са²⁺ соединяется с внутриклеточным рецептором кальция кальмодулином (рис. выше). В результате соединения Са²⁺ и кальмодулина происходит конформационное изменение кальмодулина, которое может стимулировать фосфатазу кальцинейрина. Важнейшим компонентом сигнального пути кальцинейрина является фактор транскрипции НФАТ (нуклеарный фактор активируемых Т-лимфоцитов).

Кальцинейрин дефосфорилирует НФАТ, который в дефосфорилированном состоянии проникает в ядро из цитозоля и стимулирует там транскрипцию генов.

2. Кальцийзависимые функции. Са²⁺ регулирует множество функций клетки, например сокращение мышц, определяет состояние цитоскелета, осуществляет регуляцию ферментов, принимающих участие в обмене веществ (например, распад гликогена), слияние везикул с мембраной клетки и тем самым выброс нейромедиаторов и гормонов, экспрессию генов, важных для пролиферации клетки, а также активацию ферментов, способных вызвать генетически запрограммированную гибель клетки (апоптоз). Некоторые примеры кальцийзависимой регуляции представлены в табл. 2.

3. Специфика Са²⁺-сигналов. Из большинства кальцийзависимых функций клетки лишь незначительная часть реализуется в клетке, ведь Са²⁺ не может стимулировать одновременно и деление клетки и ее смерть. Специфика действия, оказываемого Са²⁺, определяется исходным состоянием клетки, т. е. одновременно и воздействующими на клетку другими сигналами, и снабжением эффекторными молекулами.

Исходя из этого временная последовательность Са²⁺-сигналов приобретает большое значение. С одной стороны, кальциевые осцилляции, при которых концентрация внутриклеточного Са²⁺ краткосрочно и нестабильно повышается (например, каждую минуту на несколько секунд), вызывают такие процессы, как экспрессия генов, необходимая для пролиферации клетки.

С другой стороны, в клеточной мембране происходит разрушение липидных структур, за которым следует перемещение фосфатидилсерина, а также накопление Са²⁺ в митохондриях с последующей митохондриальной деполяризацией. Это приводит к продолжительному повышению концентрации Са²⁺ и апоптозу клетки.

в) Коротко - кальцийпроводимые сигналы. Активность фосфолипазы индуцирует образование IP₃ и ДАГ. IP₃ осуществляет выход Са²⁺ из внутриклеточных полостей. Опорожнение накопителей активирует кальциевые каналы клеточной мембраны (CRAC). Другие кальциевые каналы в мембране могут активироваться с помощью лигандов или посредством процесса деполяризации.

Повышение концентрации кальция цитозоля выступает в роли сигнала. При этом выполняется целый ряд кальцийзависимых функций клетки:

• В сочетании с другими молекулами Са²⁺ прямо или косвенно регулирует ПКС, кальмодулин, кальцинейрин и факторы транскрипции.

• Са²⁺ среди прочих регулирует такие процессы, как сокращение мышц, выброс медиаторов или гормонов, обмен веществ, пролиферацию клетки и апоптоз.

Кальцийзависимые функции определяет временная последовательность сигналов Са²⁺.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Регуляция пролиферации и гибели клетки - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 20.8.2024