Рецепторы пептидных гормонов определения и общие замечания

Пептидные гормоны и молекулы трансмиттеров оказывают свое действие на клетки-мишени, связываясь прежде всего со специ­фическими, обладающими высоким сродством, рецепторными участками на плазматической мембране. Существование таких ре­цепторов обнаружено прямыми исследованиями по связыванию радиоактивных лигандов в огромном числе клеток-мишеней пеп­тидных гормонов и нейротрансмиттеров. В некоторых тканях на­сыщенность специфических связывающих мест меченым гормо­ном коррелирует с активацией характерных для клеток-мишеней реакций, что указывает на биологическую значимость таких мест в качестве рецепторов гормонов. В других тканях пептидные ре­цепторы идентифицированы условно только по высокому сродству и специфичности связывания биологически активных форм гормональных гомологов. Применение конкурентных антагонистов (если они существуют), блокирующих как связывание гормона, так и последующую реакцию клетки-мишени, позволило получить дополнительные доказательства биологической значимости нескольких гормональных рецепторов. Некоторые рецепторные места, например для ацетилхолина и катехоламинов, охаракте­ризованы с помощью меченых антагонистов. Относительно низ­кое сродство ацетилхолиновых рецепторов к холинергическим ли­гандам или низкая концентрация специфических b-адренергиче­ских мест на клетках-мишенях создают трудности для характеристики этих рецепторов путем исследований с примене­нием меченых агонистов.

Рис. 4—2. Концепция, предложенная Sutherland, согласно которой гормону отводят роль первого медиатора, а цАМФ (или другим веществам) — вто­рого (внутриклеточного) медиатора, с помощью которого осуществляется действие пептидных гормонов (Sutherland, Robison [4] в модификации).

Мнение о клеточной мембране как о месте действия пептид­ных гормонов сформировалось на основании наблюдений Suther­land, согласно которым взаимодействие катехоламинов с плазма­тической мембраной эритроцитов голубя приводит к активации аденилатциклазы [4]. После этого было показано, что многие пеп­тидные гормоны связываются с рецепторами плазматической мембраны и влияют на локализованную в ней активность, такие, как аденилатциклаза или механизмы ионного транспорта (рис. 4—2). О поверхностной локализации рецепторов пептидных гормонов свидетельствует и тот факт, что кратковременное воз­действие гормона вызывает длительную реакцию клеток-мишеней, которую можно отнести за счет связанного гормона, а также спо­собность специфических антисывороток быстро прекращать дей­ствие пептидных гормонов in vitro. Известно также, что ферменты или другие агенты, влияющие на мембранные белки и липиды, модифицируют или ликвидируют способность пептидных гормонов стимулировать аденилатциклазу. Наиболее веские доказательства локализации рецепторов пептидных гормонов на плазматической мембране были получены в авторадиографических исследованиях и прямых опытах по связыванию меченых биологически активных гормонов с препаратами мембран или интактными клетками. Эти подходы позволили точно выяснить локализацию и параметры связывания клеточных рецепторных участков, а также их функ­циональную связь с реакциями клетки-мишени.

Способность пептидных гормонов взаимодействовать с клет­ками-мишенями (или наоборот) должна зависеть от присутствия специфических участков связывания на плазматической мембране (рецепторов), которые извлекают несущие информацию молекулы из внеклеточной жидкости. Так, «осведомленность» клеток пуч­ковой зоны коры надпочечников в отношении гипофизарных ре­гулирующих влияний определяется концентрацией и профилем секреции АКТГ, поступающего к надпочечным железам. Чрез­вычайно низкие концентрации (около 10~¹⁰ M) гипофизарных гормонов в крови при миллионнократном избытке других белков требуют, чтобы рецепторы клеток-мишеней обладали как высокой специфичностью (позволяющей узнавать гормон), так и высоким сродством к гормону (позволяющим связывать его при низкой концентрации). Хорошо изученный класс рецепторов для «тради­ционных» пептидных гормонов (таких, как тропные пептиды ги­пофиза и гормоны желудочно-кишечного тракта) пополнился ана­логичными участками для местных и дистантных трансмиттерных молекул (таких, как ацетилхолин, катехоламины и простаглан­дины), а позднее и для группы, состоящей примерно из 20 нейропептидов (как ранее известных, так и недавно обнаруженных), которые регулируют, по-видимому, функцию периферической и центральной нервной системы. Это огромное число «пептидных» гормонов характеризуется высоким зарядом и относительной гидрофильностью, отсутствием значительного связывания с белками плазмы и способностью связываться со специфическими распо­знающими участками на открытой области рецепторных молекул. встроенных в плазматическую мембрану клеток-мишеней.

Считают, что другая специализированная область внутренней, ассоциированной с мембраной, части рецепторов пептидных гор­монов взаимодействует с внутримембранной частью эффекторных молекул или ферментов, таких, как аденилатциклаза, чей ката­литический домен доступен с внутренней, цитоплазматической, поверхности клеточной мембраны. Хотя в настоящее время из­вестно, что многие пептидные гормоны после связывания с по­верхностными рецепторами все же проникают в клетку, первона­чальное взаимодействие с наружной поверхностью плазматической мембраны является необходимым условием стимуляции реакций клеток-мишеней, поскольку внутриклеточное введение пептидных гормонов не вызывает характерных реакций таких клеток. За связыванием гормона с поверхностным рецептором наступает активация одной или более мембранных эффекторных систем, определяющая изменения в механизмах транспорта и распреде­ления ионов, а также активацию цитоплазматических процессов, которые регулируют функцию клетки-мишени. Многие из этих этапов активации включают, по-видимому, фосфорилирование мембранных или цитоплазматических белков, что приводит к из­менению ферментативных функций, ответственных за транспорт пли метаболизм молекул, играющих важную роль в клеточной активности. Главным мембранным ферментом, регулируемым пеп­тидными гормонами, является аденилатциклаза, катализирующая образование цАМФ, необходимого для процессов фосфорилирова­ния, возникающих при стимуляции клетки-мишени. К другим мембранным ферментам, на активность которых влияет гормон-рецепторное взаимодействие, относятся ферменты, участвующие в кругообороте инозитола, метилтрансферазы, принимающие уча­стие в метилировании фосфолипидов, а также фосфолипазы, от­ветственные за деацилирование мембранных фосфолипидов. По­следний процесс служит источником образования предшественни­ков (таких, как арахидоновая кислота) простагландинов, тромбо­ксанов, простациклинов и других активных метаболитов. На­блюдались также гормональные влияния на Na+, К+-зависимую АТФазу, связанную с мембраной протеинкиназу и катехол-О-метилтрансферазу. Таким образом, на уровне плазматической мемб­раны гормоны индуцируют множество процессов, участвующих в интегрированных реакциях клеток-мишеней на активацию рецеп­торов гомологичным лигандом.