Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980
Мембраны и клеточные оболочки
Антигены и рецепторы на поверхности клетки
Рецепторы гормонов
Многие гормоны, например инсулин, глюкагон, АКТГ (адренокортикотропный гормон) и эпинефрин (адреналин), не проникают в клетки, а связываются со специфическими белковыми рецепторами на поверхности мембран [99а]. Было установлено, например, что на жировой клетке (из жировой ткани) диаметром ~50 мкм содержится 160 000 рецепторных участков для инсулина; это соответствует 21 рецептору на 1 мкм2 клеточной поверхности [100, 100а].
Как может связывание гормона с рецептором на наружной поверхности клеточной мембраны влиять на химические процессы внутри клетки? Весьма вероятно, что в некоторых случаях рецептор пронизывает мембрану насквозь и контактирует с ферментом, связанным с внутренней поверхностью мембраны Изменение конформационного состояния рецепторного белка, обусловленное связыванием гормона, может непосредственно передаваться на фермент, переводя его в активное состояние. Это можно проиллюстрировать на примере фермента, катализирующего образование циклического АМР (гл. 6, разд. Е.5) в ответ на связывание ряда гормонов с мембранными рецепторами. Образующийся циклический АМР распространяется внутри клетки путем обычной диффузии, влияя на многие метаболические процессы. В других случаях гормоны (и в частности, стероидные гормоны) проникают через мембрану и связываются с рецепторами в цитоплазме. Однако даже здесь нельзя исключить, что на поверхности клеток существуют специальные участки, которые связывают свободный гормон или гормон-белковый комплекс, прежде чем последние проникают внутрь клетки.
В клеточных мембранах могут также находиться ферменты, разрушающие гормоны. Так, например, полипептидный гормон глюкагон (синтезируемый специальными клетками поджелудочной железы) попадает в кровь и в значительной степени разрушается клетками печени, которые служат клетками-мишенями для данного гормона. Благодаря этому концентрация глюкагона в крови необычайно низка (от 10-10 до 10-9 М), а время его полужизни в организме человека составляет всего лишь 10 мин [101].
Дополнение 5-Ж
Комплемент
Комплемент — это группа, включающая около десятка белков, находящихся в сыворотке крови. Каскадный механизм их активации запускается при взаимодействии антигена с антителома-д.
В конечном счете действие комплемента приводит к разрушению клеток путем их лизиса и к активации лейкоцитов, поглощающих чужеродные клетки в результате фагоцитоза. Комплемент индуцирует также освобождение хемотаксических факторов, которые обеспечивают перемещение полиморфноядерных лейкоцитов в соответствующую зону (гл. 1, разд. Д-2). Внимание биохимиков было сконцентрировано на распознающем компоненте комплемента Сl, который состоит из 3 белков, обозначаемых Clq, Clr и Cls. Белок Clq взаимодействует с Сн2-доменом антител, связавших антигены. Однако (дополнение 5-Е) для активации Clq необходим по крайней мере димер IgG или самопроизвольно образующийся пентамер IgM. Структура фактора Clq (его мол вес равен 400 000)г довольно необычна. К центральной части молекулы, диаметр которой составляет 3—6 нм, а длина — 10—12 нм, присоединены шесть очень тонких соединительных нитей длиной 10—13 нм и диаметром около 1,5 нм, заканчивающихся глобулами, имеющими диаметр ~6 нм.
Считают, что именно эти глобулы являются местами взаимодействия с иммуноглобулинами.
При изучении химического состава тонких соединительных нитей в них неожиданно обнаружили высокое содержание оксипролина и оксилизина. Каждая нить состоит из трех цепей и имеет, по-видимому, коллагеновую структуру (гл. 2, разд. Б.З.в). Глобулярные же концы имеют, вероятно, более типичную белковую структуру. Таким образом, белок Clq представляет собой еще одну молекулярную «машину», секреты которой предстоит раскрыть. Связываясь с антителами, антигены активируют их участки, связывающие комплемент. Активированные антитела связываются белком Clq; это связывание каким-то образом его активирует, и он в свою очередь активирует Сlr. Считают, что последний связывается с центральной частью Clq, тогда как антитела связываются с наружными концами этой сложной молекулы. Возникает вопрос: каким же образом «информация» об активации переносится с наружных частей на центральную часть молекулы?
Известно, что активированный белок Сlr превращает Cls (профермент) в активную эстеразу, которая атакует компоненты комплемента С2 и С4 и инициирует разветвленный каскад реакций, приводящих к лизису, хемотаксису и другим ответным реакциям, наблюдаемым уже на клеточном уровне и на уровне организма.
а White A., Handler Р., Smith Е., Principles of Biochemistry, 5th ed, pp. 830—832, McGraw-Hill, New York, 1973.
б Mayer M. M., Sсi. Am., 229, 54—66 (Nov. 1973).
в Schultz D. R., The Complement System, Karger, Basel, 1971.
г Shelton E., Yonemasu K., Stroud R. M., PNAS, 69, 65—68 (1972).
д Muller-Eberhard H. J., Annu. Rev. Biochem., 44, 697—724 (1975).