Страйер Л. Биохимия. Том 3

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 35.11. Последовательность амино-

кислот в проинсулине свиньи;

А-цепь инсулина показана

красным цветом, В-цепь - си-

ним, связующий пептид (С-пеп-

тид) - желтым. [Chance R.E.,

Ellis R.M., Bromer W.W..

Science, 161, 165 (1968).]

шественник химотрипсина - восстанавливал

свою структуру в значительно большей ме-

ре. Различие в поведении химотрипсина

и химотрипсиногена наводило на мысль

о том, что и инсулин не восстанавливал

структуры должным образом из-за частич-

ного отсутствия необходимой для этого ин-

формации. Возник вопрос, не является ли

инсулин, подобно химотрипсину, про-

изводным одной полипептидной цепи?

Решающую роль в изучении этой про-

блемы сыграла работа Доналда Стайнера

(Donald Steiner), проведенная на аденоме

островковой ткани поджелудочной железы.

Эта редко встречающаяся опухоль человека

продуцирует большие количества инсулина.

Стайнер инкубировал срезы опухоли с ме-

ченным тритием лейцином и далее прово-

дил анализ. Таким путем был обнаружен

новый включавший большое количество

метки белок (рис. 35.10). Последующие ис-

следования показали, что этот белок, на-

званный проинсулином, служит предше-

ственником инсулина.

Проинсулин представляет собой единую

полипептидную цепь, в которой есть после-

довательность примерно из 30 аминоки-

слот, отсутствующая в инсулине (рис. 35.11).

Это связующий пептид (С-пептид от англ.

connecting - связующий); он расположен ме-

жду карбоксильным концом В-цепи и ами-

ноконцом А-цепи будущего инсулина. Как

и предполагалось, проинсулин обладает спо-

собностью к формированию правильно распо-

ложенных дисульфидных связей после обра-

ботки восстанавливающими агентами

и последующего повторного окисления.

Недавно проведенные исследования био-

синтеза инсулина выявили, что проинсу-

лин - это еще не исходная форма синтезиро-

ванного гормона. Новообразованная поли-

пептидная цепь, попадающая в просвет

шероховатого эндоплазматичсского ретику-

лума, представляет собой так называемый

препроинсулин, который содержит N-конце-

вую последовательность из 16 остатков, от-

сутствующую в проинсулине. По-видимому,

этот N-концевой гидрофобный участок слу-

жит сигнальной последовательностью, на-

правляющей новообразованную цепь в эн-

доплазматический ретикулум (разд. 29.30).

Превращение препроинсулина в проинсулин

происходит в просвете трубочек эндоплаз-

матического ретикулума вскоре после про-

хождения препроинсулина через мембрану.

35. Действие гормонов

291

Рис. 35.12. Ферментативное превращение

препроинсулина в проинсулин

и далее в инсулин.

292

Часть V.

Молекулярная физиология

Далее образовавшийся проинсулин транс-

портируется в аппарат Гольджи, где на-

чинается протеолиз соединительного пепти-

да. Формирование инсулина из проинсулина

(неактивного гормона) продолжается в се-

креторных гранулах. В проинсулинах жи-

вотных разных видов С-пептиды имеют об-

щие структурные особенности. Так, во

всех изученных к настоящему времени про-

инсулинах связующий пептид содержит

Arg-Arg на N-конце и Lys-Arg на С-конце.

Гидролиз полипептидной цепи по этим по-

ложительно заряженным остаткам осущест-

вляется протеолитическим ферментом, сход-

ным с трипсином. Секреция инсулина, на-

копленного в созревших секреторных грану-

лах, осуществляется при слиянии мембран

гранул с плазматической мембраной клетки.

35.10. Трехмерная структура инсулина

В лаборатории Дороти Ходжкин (Dorothy

Hodgkin) было проведено рентгенострук-

турное исследование инсулина свиньи и рас-

крыта его трехмерная пространственная

структура при разрешении 1,9 А. Эта работа

была завершена почти через 36 лет после то-

го, как Ходжкин получила первые рентгено-

граммы кристалла белка (пепсина), будучи

студенткой-дипломницей в лаборатории

Джона Бернала (John Bernal). За прошедшие

годы Ходжкин расшифровала структуры та-

Рис. 35.13. Электрононграмма содержа-

щих инсулин секреторных гра-

нул в β-клетках поджелудочной

железы. Инсулин образует

в гранулах мелкие кристаллы,

что обусловлено его высокой

концентрацией в этих структу-

рах. (Печатается с любезного

разрешения д-ра Arthur Like.)

ких биологически важных веществ, как холе-

стерол, пенициллин и витамин В

. Инсулин

оказался компактным трехмерным образо-

ванием (рис. 35.14), из которого «торчат»

только N- и С-концы В-цепи. Между этими

двумя вытянутыми ветвями В-цепи распо-

лагается А-цепь. Структура имеет неполяр-

ную сердцевину, образованную обращенны-

ми внутрь алифатическими боковыми цепя-

ми остатков аминокислот, принадлежащих

А- и В-цепям. Помимо дисульфидных мо-

стиков, инсулин стабилизирован нескольки-

ми солевыми связями, а также водородны-

ми связями между определенными группа-

ми А- и В-цепей. Конформация проинсулина

еще не исследована, но, судя по данным

спектроскопии, она очень сходна с конфор-

мацией инсулина. Об этом же свидетель-

ствует способность проинсулина кристалли-

зоваться вместе с инсулином.

35.11. Рецепторы инсулина локализованы

в плазматической мембране

клеток-мишеней

Инсулин прочно связывается со специфиче-

скими рецепторами на плазматической

мембране клеток-мишеней. Это выявляется

в опытах с использованием радиоактивно-

го инсулина, содержащего ковалентно свя-

занный

125

I. Константа диссоциации инсу-

лин-рецепторного комплекса составляет

около 10

-10

М. Необходимость в столь

прочном связывании объясняется низкой

концентрацией инсулина в крови (порядка

-10

М). Константа скорости образования

комплекса очень велика (около

-1

•с

-1

) и приближается к величине,

характеризующей реакции, скорость ко-

торых регулируется только скоростью

диффузии. Клетка жировой ткани содер-

жит всего лишь 1•10

рецепторов инсули-

на, что соответствует плотности один ре-

цептор на квадратный микрометр плазма-

тической мембраны. Иными словами, один

рецептор инсулина приходится на 1•10

фосфолипидов мембраны.

Параметры связывания инсулина с со-

любилизированным рецептором и с рецеп-

тором в интактной плазматической мем-

бране одинаковы. Солюбилизированные

рецепторы были очищены методом аффин-

ной хроматографии, т. е. методом, осно-

ванным на использовании специфических

связывающих свойств рецептора. Для

очистки препарат солюбилизированных

мембран пропускали через колонку ага-

розы с ковалентно присоединенным инсу-

Рис. 35.14. Схематическое изображение

структуры инсулина; показаны

только α-углеродные атомы.

Красным обозначена А-цепь.

синим - В-цепь.

лином; рецепторы инсулина прочно связы-

вались с колонкой, тогда как остальные

компоненты смеси проходили сквозь ко-

лонку. Далее рецепторы инсулина элюиро-

вали подкисленным раствором мочевины,

который вызывал денатурацию рецепторов

и их отделение от связанного с агарозой

инсулина. По счастью, очищенные рецеп-

торы удавалось затем ренатурировать пу-

тем удаления мочевины и повышения рН

раствора. Используя этот метод, Педро

Кватрсказас (Pedro Cuatrecasas) очистил

рецепторы инсулина в 250000 раз. Субъе-

диница рецептора, связывающего инсулин,

представляет собой гликопротеин массой

135 кДа (рис. 35.15).

На долю рецепторов инсулина прихо-

дится всего лишь 4•10

-3

% общего количе-

ства мембранных белков в гомогенате

печени. Следовательно, чтобы получить

в чистом виде 1 мг белка-рецептора, необ-

ходимо подвергнуть обработке количество

гомогената, эквивалентное 500 г белка,

а для этого нужно взять печень от 200

крыс. Этот расчет показывает, что выделе-

ние рецепторов в количестве, достаточном

для определения последовательности ами-

нокислот, рентгеноструктурного анализа

35. Действие гормонов

293

Диабет -

название указывает на повышенное мочеиспускание. Аретей, каппадокийский

врач второго столетия н.э., писал: «Эпитет «диабет» относится к состоянию,

похожему на прохождение воды по сифону». Он с тонкой наблюдатель-

ностью охарактеризовал диабет как «растворение плоти и конечностей и пре-

вращение их в мочу».

Сахарный -

(по латыни mellitus, т.е. «подслащенный медом») указывает на присутствие

сахара в моче больных диабетом.

и опытов по реконструированию, предста-

вляет собой трудоемкую, но все же выпол-

нимую задачу.

По всей вероятности, взаимодействие

инсулина с рецепторами на плазматиче-

ской мембране запускает многие быстро

развивающиеся эффекты инсулина, напри-

мер активацию транспорта аминокислот

Рис. 35.15. Гель-электрофорез экстракта

плазматических мембран кле-

ток печени (А) и очищенного ре-

цептора инсулина (Б). Электро-

форез проводился в денатури-

рующих условиях. [Jacobs S.,

Hazum E., Schechter Y.,

Cuatrecasas P., Proc. Nat. Acad.

Sci., 76, 4919 (1979).]

294

Часть V.

Молекулярная физиология

и глюкозы через мембрану. К числу бы-

стро развивающихся эффектов инсулина

относится также фосфорилирование белка,

принадлежащего рибосомной 40S-субча-

стице. Все эти эффекты гормона не свя-

заны с изменением содержания сАМР. Ка-

кие вещества опосредуют действие инсули-

на в клетке, пока еще не установлено.

35.12. Недостаточность инсулина вызывает

диабет

Сахарный диабет - это сложное заболева-

ние, которым страдают несколько сот мил-

лионов людей. Диабет характеризуется по-

вышенным уровнем глюкозы в крови и

в моче. Выделение глюкозы с мочой насту-

пает в условиях, когда содержание глю-

козы в крови превышает способность по-

чечных канальцев к реабсорбции. Вместе

с глюкозой выделяется много воды, так

что нелеченый больной в острой стадии за-

болевания испытывает голод и жажду. По-

теря глюкозы приводит к израсходованию

запасов углеводов, а затем и к расщепле-

нию жиров и белков. В результате мобили-

зации жиров образуется большое количе-

ство ацетил-СоА. Если ацетил-СоА не

может полностью использоваться в цикле

трикарбоновых кислот из-за недостаточно-

го количества оксалоацетата, то образуют-

ся кетоновые тела (ацетоацетат, ацетон

и гидроксимасляная кислота). Вспомним,

что в организме животных синтеза окса-

лоацетата из ацетил-СоА не происходит;

у животных оксалоацетат образуется из

глюкозы и некоторых аминокислот

(разд. 23.4). Выделение кетоновых тел на-

рушает кислотно-щелочное равновесие

и усиливает обезвоживание организма.

В итоге в острой стадии диабета у нелече-

ного больного может развиваться кома

и наступить смерть.

Сахарный диабет обусловлен недоста-

точностью инсулина. Причины же недоста-

точности инсулина в большинстве случаев

неизвестны. Диабет удается воспроизвести

у экспериментальных животных путем хи-

рургического удаления значительной части

поджелудочной железы либо путем хими-

ческого разрушения β-клеток. Эти проду-

цирующие инсулин клетки избирательно

разрушаются при введении аллоксана.

Диабет можно также вызвать введением

антител против инсулина. Еще одно дока-

зательство той важной роли, которую

играет инсулиновая недостаточность в раз-

витии диабета, состоит в том, что введение

инсулина быстро снимает острые симп-

томы диабета.

Почему у больного диабетом количество

инсулина оказывается ниже потребностей

в нем тканей? В настоящее время устано-

влено, что в основе клинического состоя-

ния, называемого сахарным диабетом, мо-

жет лежать множество различных моле-

кулярных дефектов. Рассмотрим неко-

торые из причин диабета.

1. Нарушение превращения проинсулина

в инсулин. В результате мутаций, затраги-

вающих остатки аминокислот в участке со-

единения А-цепи (или В-цепи) с С-пепти-

дом в проинсулине, может нарушиться его

превращение в инсулин. У таких больных

в плазме крови обнаруживается высокий

уровень содержания проинсулина (не обла-

дающего гормональной активностью).

2. Нарушение молекулярной структуры

инсулина. Еще один тип мутаций приводит

к замене аминокислотного остатка в кри-

тически важном участке молекулы инсу-

лина. Так, если произошла замена фенил-

аланина на лейцин вблизи карбоксильного

конца В-цепи, то гормональная активность

такого инсулина оказывается сниженной

в 10 раз. Любопытно, что этот участок мо-

лекулы инсулина сохраняется неизменным

в эволюции, начиная с примитивных мик-

син и до человека.

3. Дефект рецепторов инсулина. У неко-

торых больных секретируется нормальный

инсулин, но нарушается его связывание

с клетками-мишенями. Следовательно,

в этом случае имеет место дефект рецепто-

ров инсулина в плазматических мембранах.

4. Нарушение сопряжения рецепторов

инсулина. Бывают случаи, когда у больных

секретируется нормальный инсулин, клет-

ки-мишени содержат обычное число рецеп-

торов инсулина и параметры связывания

гормона рецептором также соответствуют

норме. По-видимому, у этих больных нару-

шения локализованы внутри клетки. Воз-

можно, в частности, что отсутствует сопря-

жение между инсулин-рецепторным ком-

плексом и следующим компонентом

в цепи передачи гормонального сигнала.

35.13. Эндорфины - пептиды мозга,

действующие подобно опиатам

На протяжении веков опиаты, в частности

морфин, использовались как болеутоляю-

щие средства. В 1680 г. Томас Сиденхем

(Thomas Sydenham) писал: «Среди всех ле-

карств, которые всевышний даровал чело-

веку, дабы облегчить его страдания, нет

более универсального и более действенно-

го, чем опий». Но почему в мозгу позво-

ночных содержатся рецепторы к алкалои-

дам из семян мака? Нейрофармакологи

предположили, что опиатные рецепторы

предназначены не для взаимодействия

с растительными алкалоидами, а для во-

сприятия эндогенных регуляторов ощуще-

ния боли. Согласно этой точке зрения,

морфин оказывает фармакологический эф-

фект только потому, что он имитирует ве-

щества, существующие в организме живот-

ного. Вопрос этот был окончательно раз-

решен в 1975 г., когда Джон Хьюз (John

Hughes) выделил из мозга свиньи два пеп-

тида с опиатоподобной активностью. Эти

сходные между собой пентапептиды, на-

званные метионин-энкефалином и лейцин-

энкефалином, присутствуют в большом ко-

личестве в некоторых нервных окончаниях.

По-видимому, они участвуют в интеграции

сенсорной информации, имеющей отноше-

ние к боли.

Спустя год Роджер Гилемин (Roger

Guillemin) выделил из промежуточной

доли гипофиза более длинные пептиды —

эндорфины. Эндорфины обладают почти

такой же способностью снимать ощущение

боли, как морфин (при той же концентра-

ции). Введение эндорфинов в желудочки

мозга лабораторным животным оказывает

35. Действие гормонов

295

Рис. 35.16. Последовательности амино-

кислот метионин-энкефалина

(А), лейцин-энкефалина (Б)

и β-эндорфина (В). Синим цве-

том показана общая для них те-

трапептидная последователь-

ность.

примечательное действие. Так, β-эндорфин

на несколько часов индуцирует глубокую

анальгезию всего тела, причем в этот пе-

риод понижается температура тела. Более

того, у животных возникает ступор, и они

лежат распластавшись. Спустя несколько

часов действие эндорфинов исчезает, и жи-

вотные вновь ведут себя нормально. Выяс-

нился также удивительный факт, что дей-

ствие эндорфинов исчезает через несколько

секунд после введения налоксона

(рис. 35.17), известного антагониста

морфина. Судя по поведенческим реак-

циям, индуцированным эндорфинами, эти

пептиды в нормальных условиях уча-

ствуют в регуляции эмоциональных отве-

тов. Многие методы, необходимые для

проверки этой гипотезы, уже разработаны.

Так, для определения крайне малых коли-

честв пептидов, например эндорфинов, ис-

пользуется радиоиммунологический анализ,

который сочетает чувствительность ра-

диоизотопных методов со специфичностью

иммунной реакции. Здесь мы сталкиваемся

296

Часть V.

Молекулярная физиология

с зарождением новой и многообещающей

области нейробиологии и нейропсихиа-

трии.

35.14. При расщеплении проопиокортина

образуется несколько пептидных гормонов

Хотя β-эндорфин был открыт недавно, од-

нако последовательность аминокислот

в нем оказалась знакомой. В самом деле,

β-эндорфин имеет такую же последова-

тельность, как С-концевая область β-липо-

тропина - гормона, который Чо Ли (Chou

Li) выделил из гипофиза. In vivo β-эндор-

фин образуется путем протеолитического

расщепления β-липотропина, накопленного

в секреторных гранулах. В последующем

был обнаружен еще более крупный белок,

включающий последовательности β-липо-

тропина и кортикотропина. Этот прогор-

мон (массой 29 кДа) был назван про-опио-

кортином, так как он служит предшествен-

ником опиатного гормона и кортикотропи-

на (рис. 35.18). Кортикотропин (назы-

ваемый также адренокортикотропным гор-

моном или АКТГ) способствует разраста-

нию коры надпочечников и стимулирует

синтез целого набора стероидных гормо-

нов в этой ткани. Из про-опиокортина

образуется два меланоцитстимулирующих

гормона (МСГ). Один из них - α-МСГ -

является фрагментом кортикотропина,

а второй - β-МСГ - формируется из β-липо-

тропина (рис. 35.18). Не исключено, что N-

концевая половина про-опиокортина слу-

жит источником и других гормонов. Из

изложенного ясно, что пептидные гормоны

образуются из про-опиокортина, как из рога

изобилия. Этот прогормон состоит из

четырех гомологичных областей, которые,

Рис. 35.17. Структура морфина - опиата

(А) и налоксона - антагониста

морфина (Б).

Рис. 35.18. Про-опиокортин - биосинтети-

ческий предшественник не-

скольких пептидных гормонов.

видимо, возникли путем последовательных

удвоений гена.

Участки соединения между будущими

активными гормонами в про-опиокортине

содержат пары основных остатков

(Lys-Arg, Arg-Arg или Lys-Lys). Следует

подчеркнуть, что границы С-пептида

в проинсулине (см. рис. 35.11) и в пропа-

ратгормоне также представлены парами

основных остатков. Видимо, именно пары

основных остатков в различных прогормо-

нах служат теми отметинами, которые

указывают, в каких участках должно про-

изойти последующее расщепление.

35.15. Простагландины - модуляторы

действия гормонов

Обратимся теперь к простагландинам -

группе жирных кислот, оказывающих

влияние на разнообразнейшие физиологи-

ческие процессы. Эти соединения были от-

крыты в 30-х годах, но внимание привле-

кли только недавно, главным образом

благодаря работам Суне Бергстрома (Sune

Bergstrom). Простагландины - это 20-угле-

родные жирные кислоты, содержащие

5-углеродное кольцо. Основные классы про-

стагландинов обозначаются как ПГ-А,

ПГ-В, ПГ-Е и ПГ-F, причем внизу допол-

нительно ставится цифра, указывающая на

число углерод-углеродных двойных связей

в углеводородной цепи (вне кольца). Про-

стагландины, по-видимому, не являются

гормонами, но модулируют действие гор-

монов. Обычно они изменяют активность

тех клеток, в которых синтезировались. Ха-

рактер действия простагландинов зависит

от типа клетки, и этим они отличаются от

гормонов с их однозначно определенным

эффектом.

Подробно исследован механизм дей-

ствия ПГ-Е

на расщепление жиров в жи-

ровой ткани. Такие гормоны, как адрена-

лин, глюкагон, кортикотропин и тиреотро-

пин, стимулируют липолиз в клетках.

ПГ-Е, в концентрации 10

-8

М является

сильным ингибитором их липолитического

эффекта. Непосредственное отношение

к этому имеет тот факт, что ПГ-Е

предот-

Рис. 35.19. Структура ряда простагланди-

нов.

35. Действие гормонов

297

Рис. 35.20. Синтез ПГ-Е

из цис-Δ

, Δ

-эйкозотриеноата.

вращает увеличение концентрации сАМР,

которое индуцируют эти гормоны. Однако

ПГ-Е

не тормозит липолиза, вызванного

добавлением дибутирил-сАМР. Следова-

тельно, ПГ-Е

ингибирует аденилатциклазу

клеток жировой ткани. В других клетках

влияние простагландинов на содержание

сАМР может быть противоположным.

Молекулярные основы многих эффектов

простагландинов еще не изучены. Физио-

логическое действие простагландинов вы-

ражается в том, что они усиливают воспа-

лительные процессы, регулируют приток

крови к определенному органу, контроли-

руют транспорт ионов через некоторые

мембраны, модулируют синаптическую

передачу. Простагландины представляют

большой интерес для клиники. Так, пред-

полагается, что они играют роль при ро-

дах. Вливание ПГ-Е

вызывает роды через

несколько часов. Простагландины в прин-

ципе могут быть использованы как контра-

цептивы; показано, что ПГ-F

2α

снижает се-

298

Часть V.

Молекулярная физиология

крецию прогестерона - гормона, необходи-

мого для имплантации в матке оплодотво-

ренной яйцеклетки.

35.16. Простагландины образуются

из ненасыщенных жирных кислот

Простагландины синтезируются в мембра-

нах из С

-жирных кислот, содержащих не

менее трех двойных связей. В организм

млекопитающих эти ненасыщенные

жирные кислоты поступают с пищей

(разд. 17.23). Предшественники простаглан-

динов высвобождаются из фосфолипидов

мембран под действием фосфолипаз. Био-

синтез ПГ-E

, например, начинается

с цис-Δ

,Δ

-эйкозотриеноата. Обра-

зование циклопентанового кольца и вклю-

чение трех атомов кислорода осущест-

вляются простагландин-синтазой (называе-

мой также простагландин-циклооксигена-

зой). Как и предполагалось a priori, источ-

ником всех трех атомов кислорода служит

молекулярный кислород (рис. 35.20). Гем-

содержащий фермент диоксигеназа, ката-

лизирующий эти реакции, связан с гладким

эндоплазматическим ретикулумом.

Как показал Джон Вейн (John Vane), аспи-

рин тормозит биосинтез простагландинов

путем инактивирования простагландин-син-

таз. Причина угнетения активности этого

фермента аспирином (ацетилсалицилатом)

заключается в том, что он ацетилирует кон-

цевую аминогруппу одной из субъединиц

простагландин-синтазы (рис. 35.21). Про-

стагландины усиливают воспалительные

процессы, тогда как аспирин подавляет их.

По-видимому, такое фармакологическое

действие аспирина обусловлено тем, что он

ингибирует биосинтез простагландинов.

35.17. Стероидные гормоны активируют

специфические гены

Первичный эффект стероидных гормонов,

в частности эстрадиола, прогестерона и кор-

тизона, состоит в воздействии на выражение

генов, а не непосредственно на активность

фементов или процессы транспорта. В отли-

чие от адреналина эти стероидные гормоны

оказывают свое действие, только проникнув

в клетку-мишень. Кроме того, местом их

первичного действия служит не плазматиче-

ская мембрана, а клеточное ядро. Для пол-

ного проявления биологического эффекта

стероидных гормонов требуются часы, а не

минуты, поскольку он зависит от синтеза

новых белков. Актиномицин D тормозит

Рис. 35.21. Инактивация простагладин-

синтазы аспирином.

действие указанных стероидов, из чего сле-

дует, что оно связано с синтезом новой

мРНК.

17β-эстрадиол стимулирует увеличение

матки. Первый этап этого воздействия со-

стоит в том, что гормон связывается со спе-

цифическим рецептором в цитоплазме кле-

ток матки. Связывание характеризуется

высокой прочностью (К 10

-9

M). Образо-

вавшийся гормон-рецепторный комплекс

мигрирует далее в клеточное ядро. В резуль-

тате связывания рецептора с эстрадиолом

сродство рецептора к ДНК значительно по-

вышается. Кроме того, у рецептора, связав-

шего зстрадиол, появляется вторая субъеди-

ница. Последнее находит отражение в увели-

чении коэффициента седиментации с 4S до

5S. Остается неизвестным, чем определяется

специфичность участков ДНК, связываю-

щих эстрадиольный рецептор: последова-

тельностью ли оснований или белками хро-

мосом. Взаимодействие гормон-рецептор-

ного комплекса с ДНК высокоспецифично.

Кроме того, строго специфична и активация

рецептора путем связывания гормона. К ре-

цептору эстрадиола может присоединиться

эстрон, но этот комплекс не взаимодей-

ствует с ДНК. Неспособность эстрон-рецеп-

торного комплекса к связыванию с ДНК

вполне согласуется с тем, что эстрон не сти-

мулирует увеличения матки.

По-видимому, описанный механизм раз-

вития гормонального эффекта характерен

не только для эстрадиола, но и в целом для

всех стероидных гормонов. Так, в опытах

с культурой ткани гепатомы было показано,

что глюкокортикоидный стероидный гор-

мон дексаметазон тоже связывается со спе-

цифическим цитоплазматическим рецепто-

ром; рецептор, связавший гормон, претер-

певает конформационные изменения и за-

тем мигрирует в клеточное ядро, где

образует комплекс со специфическими

Рис. 35.22. Пространственные модели

17β-эстрадиола (А) и тестосте-

рона (Б).

35. Действие гормонов

299

Рис. 35.23. Фактор роста нервов (ФРН) ин-

дуцирует отрастание аксонов

от культивируемых нервных

клеток. А -без ФРН; Б - в при-

сутствии ФРН. (Печатается с

любезного разрешения Bruce

Yankner, Christiana Richter-

Landsberg и д-ра Erick Shooter.)

участками в ДНК. Число участков ДНК,

связывающих этот рецептор, определено

равным 1 на 10

пар оснований. Полученное

число согласуется с данными о том, что дек-

саметазон влияет на транскрипцию лишь

небольшого числа генов. Каков механизм

этой высокой избирательности в регуляции

транскрипции со стороны стероидных гор-

монов, остается интригующей загадкой.

35.18. Белковые факторы роста типа ФРН

и ЭФР стимулируют пролиферацию

клеток-мишеней

Как регулируется рост эукариотических кле-

ток? Проведенное в последние годы выделе-

ние белковых факторов роста, способных

специфическим образом стимулировать

клетки-мишени, внесло существенный вклад

в решение этого интересного и важного во-

проса. Рита Леви-Монтальчини (Rita

Levi-Montalcini) открыла, что фактор роста

нервов (ФРН) играет решающую роль в раз-

витии симпатических нейронов и опреде-

ленных сенсорных нейронов у позвоночных.

Под влиянием ФРН начинается деление

300

Часть V.

Молекулярная физиология

и дифференцировка этих клеток. Чувстви-

тельным тестом на присутствие фактора ро-

ста нервов служит отрастание аксонов от

культивируемых ганглиев (рис. 35.23). Био-

логически активная молекула ФРН состоит

из двух идентичных полипептидных цепей

массой по 13 кДа. Этот димер (называемый

β-субъединицей) накапливается в месте

своего синтеза - поджелудочной железе - в

виде комплекса, имеющего субъединичную

структуру α

β и массу 130 кДа. γ-Субъеди-

ница является протеолитическим фермен-

том, а α-субъединица - ингибитором этой

протеиназы. ФРН синтезируется в виде со-

стоящего из α- и β-субъединиц прогормона,

который в последующем расщепляется γ-

протеиназой. По последовательности ами-

нокислот ФРН напоминает инсулин. Сле-

дует отметить, что инсулин не только

сильно активирует анаболические процессы

в мышцах, печени и жировой ткани, но

и оказывает стимулирующий эффект на

рост большинства клеток. Можно предпо-

ложить, что гены ФРН и инсулина произош-

ли от общего предшественника.

Был выделен и изучен также эпидер-

малъный фактор роста (ЭФР). Это полипеп-

тид массой 6 кДа (рис. 35.24), способный

стимулировать рост эпидермальных и эпи-

телиальных клеток. ЭФР прочно связывает-

ся на плазматической мембране клеток-

мишеней. Константа диссоциации комплек-

са ЭФР—рецептор составляет около

-10

М. Спустя несколько минут после

связывания ЭФР на мембране кластеры

ЭФР-рецепторных комплексов попадают

внутрь клетки путем эндоцитоза. Участками

эндоцитоза являются так называемые окай-

мленные ямки (вдавления мембраны), со-