5 5. Структура белков-регуляторов транскрипции и механизм их взаимодействия с днк.

Белки-регуляторы транскрипции взаимодействуют с ДНК путем формирования специфических водородных связей между аминокислотными остатками в ДНК-связывающий домен и основаниями ДНК. Это обеспечивает стабильность в связывании белка с ДНК. Белки могут притягивать или отталкивать компоненты транскрипционного аппарата, изменять доступность гена для транскрипционных факторов или модифицировать хроматиновую структуру, что в конечном итоге влияет на уровень транскрипции гена.

56. Сенсорные механизмы бактерий. Двухкомпонентные регуляторные системы: принцип действия и примеры. Сигнальные каскады у бактерий.

Бактерии способны улавливать и определять малейшие изменения в окружающей среде. Сенсорные системы бактерий похожи на подобные системы в клетках высших организмов.

2-х компонентные сенсорные системы:

У бактерий преобладают 2-х компонентные сенсорные системы, в них 2 белка регулируют передачу сигнала: 1-й белок сенсор, 2-й белок регулятор. Белок-сенсор реагирует на изменения определенных параметров окружающей среды, (напр., на концентрацию веществ), передает сигнал на белок-регулятор, который координирует поведение бактерий в зависимости от условий окружающей среды.

Механизм действия 2-х компонентных сенсорных систем: После поступления сигнала извне на белок-сенсор автофосфорилируется и воздействует на белок регулятор (находится рядом в ЦПМ), в котором при этом фосфорилируется Asp участок. После фосфорилирования белок-регулятор действует на определенные участки генома, регулируя активность определенных генов. Белок-регулятор может выступать в роли активатора, а также в роли репрессора.

Двухкомпонентная сигнальная система у патогенных микроорганизмов может приводить к инициации паразитического образа жизни и развитию инфекционного заболевания, а также формированию антибиотикорезистентности.

Если внешняя сигнальная молекула воздействует на рецепторы клеточной мембраны и активирует их, то последние передают полученную информацию на систему белковых компонентов мембраны, называемую каскадом передачи сигнала. Мембранные белки каскада передачи сигнала подразделяют на: белки-преобразователи, связанные с рецепторами; ферменты-усилители, связанные с белками-преобразователями (активируют вторичные внутриклеточные посредники, переносящие информацию внутрь клетки).

57.Общие принципы сенсорной регуляции. Передача информации через клеточную мембрану. Белковые каналы, транспортеры и рецепторы. Роль киназ и G-белков в регуляции. Сигнальный путь TGFb-Smad в клетках животных. Намешано но я отвечал это и норм было!

Сенсорные системы включают следующие компоненты:

1) сенсоры (трансмембранные или цитоплазматические), узнающий изменения окружающих условий;

2) внутриклеточные посредники, получающие информацию от сенсоров и передающие ее на эффекторы;

3) эффекторы − непосредственные регуляторы физиологического ответа (как правило, на уровне транскрипции).

Если сигнал воспринимается мембранными рецепторами, то схему передачи информации можно представить следующим образом

1) взаимодействие рецептора с сигнальной молекулой (первичным посредником);

2) активация мембранного фермента, ответственного за образование вторичного посредника;

3) образование вторичного посредника цАМФ, цГМФ, ИФ3 (инозитолтрифосфат), Са2+;

4) активация посредниками специфических белков, в основном протеинкиназ, которые фосфорилируя ферменты, оказывают влияние на активность внутриклеточных процессов.

В качестве сигнальных молекул могут выступать:

• Неполярные вещества – проникают в клетку, проходя через липидный бислой (стероидные гормоны).

• Полярные молекулы – в клетку не проникают, но связываются специфическими рецепторами клеточных мембран и вызывают цепь последовательных событий в самой мембране и внутри клетки (белковые гормоны, нейромедиаторы, факторы роста, цитокины, эйкозаноиды).

Воротный механизм белковых каналов регулируется двумя основными способами:

1) Электроуправляемые ворота – молекулярная конформация ворот или их химических связей соответствует электрическому потенциалу на клеточной мембране.

2) Хемоуправляемые (лигандуправляемые) ворота – открываются при связывании с белком химического вещества лиганда.

Рецепторы

Первого типа – интегральные белки, содержащие субъединицу, имеющую центр для связывания сигнальной молекулы и центральный ионный канала.

Второго – локализованные в мембранах и не связанные с каналами.

-каталитические рецепторы, обладающие собственной тирозинкиназной или гуанилатциклазной активностью,

-рецепторы, взаимодействующие через G-белок с мембранным ферментом.

Киназы и G-белки играют ключевую роль в регуляции сигнальных путей в клетках. Киназы - это ферменты, которые катализируют передачу фосфатной группы от одной молекулы к другой, изменяя их активность.

G-белки, или гетеротримерные G-протеины, являются важными посредниками межклеточных сигналов. Они передают сигнал от рецепторов киназ или другим клеточным компонентам, что в конечном итоге приводит к изменению клеточной активности.

Сигнальный путь TGFb-Smad в клетках животных - это один из ключевых сигнальных путей, отвечающих за регуляцию клеточного роста, дифференцировки, а также ремоделирование экстрацеллюлярной матрицы. Когда белок TGFb связывается с рецепторами на клеточной мембране, происходит активация ряда киназ и G-белков, в результате чего фосфорилируются и активируются белки Smad. Активированные белки Smad затем перемещаются в ядро клетки, где они регулируют экспрессию генов, связанных с клеточным ростом и дифференцировкой.

58. G-белки как компоненты сигнальных путей эукариот. Механизм активации тримерных G-белков внеклеточными сигналами. Пример сигнального пути с участием тримерного G-белка.

G-белки - это семейство белков, которые осуществляют трансдукцию сигнала от мембранных рецепторов к эффекторным ферментам и ионным каналам. Каждый из этих белков состоит из трех отдельных субъединиц, обозначаемых α, β, у в порядке снижения молекулярной массы; α-субъединица тримера связывает гуаниннуклеотиды и является главным посредником влияния G-белков на их эффектор. Основной функцией β- и γ-субъединиц тримера является поддержка взаимодействия α-субъединицы с плазматической мембраной и рецепторами.

Механизм активации тримерных G-белков внеклеточными сигналами происходит следующим образом:

Активация G-белка происходит при взаимодействии с комплексом активатор-рецептор, изменение конформации G-белка снижает сродство α-субъединицы к молекуле ГДФ и увеличивает к ГТФ. Замена ГДФ на ГТФ в активном центре G-белка нарушает комплементарность между α-ГТФ и βγ-субъединицами.

Активированная α-субъединица G-белка (α-ГТФ) взаимодействует со специфическим белком клеточной мембраны и изменяет его активность. Такими белками могут быть ферменты аденилатциклаза, фосфолипаза С, фосфоди-эстераза цГМФ, Nа+-каналы, К+-каналы.

Один из примеров сигнального пути, включающего тримерный G-белок, - это сигнальный путь бета-адренорецептора. При активации бета-адренорецептора, связывающегося с адреналином или норадреналином, происходит активация тримерного G-белка. Активированный G-белок затем стимулирует аденилатциклазу, что приводит к повышению уровня циклического аденозинмонофосфата (циклического амп), что в свою очередь активирует белок-киназу A и запускает целый каскад реакций клеточного ответа.