Цитозоль
Четыре основные и наиболее изученные системы передачи гормонального сигнала в цитозоль [1, 2] представлены на рис. 2. Многие гормоны (амины, пептиды, белки, простагландины I и Е), а также запах и вкус действуют через систему цАМФ (циклический аденозинмонофосфат). Образование гормон-рецепторного комплекса через G [ГТФ (гуанозинмонофосфат) — зависимые]-белки активирует или ингибирует аденилилциклазу, которая из АТФ (аденозинтрифосфат) образует цАМФ. Этот ВП вызывает диссоциацию зависимой от него ПК А на регуляторную и каталитическую субъединицы. В результате последняя активируется и фосфорилирует многочисленные белки. Это увеличивает, например, распад гликогена и жира, синтез катехоламинов и глюкокортикостероидов, сокращение сердца, расслабление гладких мышц. Поэтому цАМФ часто рассматривают как сигнал голода и стресса.
Другой циклонуклеотид — цГМФ (циклический гуанозинмонофосфат) образуется двумя гуанилилциклазами. Мембранный фермент активируется натрийуретическими гормонами (G-белки не участвуют), а растворимый (цитозольный) — монооксидами NOJ, СО и JOH [1–3]. Последние — новый (90-е годы) класс неорганических регуляторов, проявляющих свойства иногда межклеточных, иногда внутриклеточных регуляторов. цГМФ активирует ПК G, но, кроме того, изменяет активность других белков, включая ионные каналы (последнее важно для восприятия света [4]). цГМФ увеличивает выделение мочи и Na+, расслабляет гладкие мышцы; NО через цГМФ вызывает эрекцию полового члена. Оба циклонуклеотида дезагрегируют (разъединяют) тромбоциты.
Рис. 2. Основные сигнал-трансдукторные системы клетки.
АЦ — аденилилциклаза, ГЦ — гуанилилциклаза, КМ — кальмодулин, КМ-ПК — кальмодулиновая ПК, ФГ С — фосфолипаза С, ФИ — фосфоинозитиды, ФХ — фосфатидил-холин, ИФ3 — инозитолтрифосфат, ДАГ — диацилглицерид, ИН — инсулин, ФРК — факторы роста клеток, ЦК — цитокины, ТК — тирозинкиназа
Многие гормоны (амины, пептиды, белки, простагландины F и тромбоксаны) через G-белок включают систему фосфолипаз С, которые из фосфатидилинозитидов образуют два ВП: инозитолтрифосфат и диацилглицерид, а из фосфатидилхолина — только последний. Инозитолтрифосфат увеличивает поступление в цитозоль Са2+— как внутриклеточного из эндоплазматической сети, так и межклеточного через медленные кальциевые каналы. Комплекс Са2+ с его рецептором кальмодулином активирует многие цитозольные ферменты либо прямо, либо через кальмодулиновую ПК. Диацилглицерид при наличии Са2+ активирует ПК С. Таким образом, в этой системе функционируют три ВП, две ПК и кальмодулин. Ее стимуляция, например, модулирует функции ионных каналов, способствует распаду гликогена, фосфолипидов и белка, активирует секрецию разных желез, выделение гормонов, вызывает сокращение гладких мышц и агрегацию тромбоцитов [1, 2].
Тирозинкиназы (ТК) — это ПК, фосфорилирующие в белках остатки тирозина (а не серина или треонина, как другие ПК). Эта система отличается от остальных отсутствием ВП. Различают рецепторные ТК, расположенные в плазматической мембране и являющиеся частью рецептора или сопряженные с ним, и нерецепторные (или клеточные). Эта система включается в действие факторов роста клеток, цитокинов (см. раздел "Ядро") и инсулина, опосредуя большинство его эффектов (цитозольные). Образование гормон-рецепторного комплекса, а также антигены активируют рецепторные ТК, и они фосфорилируют различные белки (см. рис. 2). Это включает системы малого G-белка Ras и фосфолипаз С. В последние годы установлено, что обе они запускают целый каскад цитозольных ПК — обычных ПК и нерецепторных ТК [1, 2, 5].
Нет сомнений, что сигнал-трансдукторных систем больше. В 90-е годы открыты новые ВП: церамид, фосфатидная кислота, цАДФ (циклоаденозиндифосфат) — рибоза и даже 5'-АМФ (аденозинмонофосфат). Сейчас интенсивно изучаются связанные с ними сигнал-трансдукторные системы.
Ядро
Многие гормоны и другие внеклеточные факторы (некоторые витамины, сыворотка крови) регулируют матричные синтезы, деление и дифференцировку клеток и другие процессы, определяемые ядром клетки. Однако в ядро проникает очень небольшая группа гормонов (стероиды, иодтиронины). Все остальные гормоны регулируют ядерные процессы без проникновения не только в ядро, но даже в клетку. Это возможно только в том случае, если вместо самого гормона в ядро будет поступать его сигнал. Очевидно, что для этого межклеточный сигнал, передаваемый гормоном, должен трансдуцироваться вначале во внутриклеточный, а затем во внутриядерный сигнал.