Роль липидов

Роль мембранных
липидов в
регуляции
метаболизма
•Как фазовые
переходы липидов
влияют на
активность
мембранных белков
А
Б
Загадка субстрата
АТФ
ГТФ
УТФ
Транспорт
глюкозы
Транспорт
аминокислот
График
Аррениуса для
транспортера
глюкозы и
аминокислот
•Изоформы Na/KАТРазы
Изоформы Na/K-насоса

Ткани
1
2

3
4
1
2
3
Почки
+
Тимус
+
Легкие
+
+
+
Печень
+
+
+
Сердце
+
+
+
Скелетная
мышца
+
+
+
Гипофиз
+
Семенники
+
Мозг
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
•В островках
Лангерганса
ингибирование
2-изоформы
Naнасоса тормозит
транспорт инсулина
E2
Две
конформации
фермента
и сродство
к уабаину
E1
Вид уабаиновой кривой указывает на
наличие разных изоформ фермента с
разной чувствительностью
110
Na/K-АТРаse, %
90
70
50
30
10
1,0E-10 1,0E-09 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-10 -10
Ouabain, -LgC
АТФазная (1) и транспортная (2)
функции Na/K-насоса
нейрональных клеток
+
1
2
Окислительная устойчивость
разных изоформ фермента
Активность, %
Почки
75
Уровень SH-групп, %
100
110
100
Е1
Е2
90
80
70
60
50
40
50
Контроль
Мозг
25
10
20
30
40
50 мин
Время инкубации с перекисью
Н202
Н202+ДТТ
Корреляция между генерацией АФК и
ингибированием Na/K-ATФазы в
нейрональной клетке
140
Na/K-ATPase, %
Mean FL, Arb. U.
120
ROS
100
NMDA
+MK-801
80
60
40
20
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
mM NMDA
0,7
0,8
0,9
1
Изменение вида уабаиновой кривой
после активации нейронов NMDA
110
Control
+ NMDA
90
70
Na/K-АТРаs e , %
Na/K-АТРаse, %
90
110
50
30
10
70
50
30
10
1,0E-10 1,0E-09 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-10 -10
Ouabain, -LgC
1,0E-10
-10
-10
1,0E-09
-9
1,0E-08
-8
1,0E-07
-7
1,0E-06
-6
1,0E-05
-5
Ouabain, -LgC
1,0E-04
-4
1,0E-03
-3
Изоформы Na-насоса в сердце
Изоформы Na-насоса в сердце
A
B
Ложная операция
Ишемия
Вторичные
посредники
Пути передачи информации
Путь от рецепторов внутрь
клетки
В липидных рафтах концентрируются
мембранные рецепторы
Вторичные посредники
Вторичный
мессенджер
Источник
Внутриклеточные
мишени
Механизм «уборки»
Ca2+
Плазматическая мембрана:
электроуправляемые
Ca2+- каналы,
Различные лиганд-зависимые
каналы
Эндоплазматический
ретикулум:
ИФ3 рецепторы,
Рианодиновые рецепторы
Кальмодулин,
протеинкиназы,
протеинфосфатазы,
ионные каналы,
синаптотагмин, многие
другие Caсвязывающие белки
Плазматическая
мембрана:
Na/Ca-обменник,
Ca-насос
Эндоплазматический
ретикулум:
Ca-насос;
Митохондрии:
Са-транспортер
цАМФ
Аденилатциклаза
действует на АТФ
Протеинкиназа А,
Каналы, регулируемые
циклическими
нуклеотидами
Фосфодиэстераза
цАМФ
цГМФ
Гуанилатциклаза
(субстрат - ГТФ)
Протеинкиназа С,
Каналы, регулируемые
циклическими
нуклеотидами
Фосфодиэстераза
цГМФ
ИФ3
Фосфолипаза С
(субстрат - ФИФ2)
ИФ3 рецепторы
эндоплазматического
ретикулума
Фосфатазы
ДАГ
Фосфолипаза С
(субстрат ФИФ)
Протеинкиназа С
Различные ферменты
АФК
Дыхательная цепь,
НАДФН оксидазы,
Метаболичсеские ферменты
МАР киназа
Антиоксидантная
система
Мишени вторичных посредников
Класс
Подкласс
Семейство
СЕ состав
Регуляторы
ПК А, G, C
цНМФ зависимые
цАМФ зависимые
R2C2
цАМФ,
фосфорилирование
цГМФ зависимые
C2
Са-зависимые
С
Диацилгдицерол,
фосфолипиды, Са
(CRR’R”)4
Са, кальмодулин,
фосфорилирование
АМФ зависимые ПК
R”4СR’R”
АМФ,
фосфорилирование
Циклин-зависимые ПК
СR
Фосфорилирование
ФЛ зависимые
Са независимые
Са-кальмодулин ПК
Истинные
полифункциональные
Киназа фосфорилазы
ПК С, М, G
Тирозиновые ПК
МАР киназы
Стресс-активируемые
киназы. р42(р44) киназы
С
Фосфорилирование
Киназы
гликогенсинтетазы
Киназы
гликогенсинтазы,
казеинкиназа II
С
Фосфорилирование
растворимые
Более 10 семейств (srk,
brk, tec, csk, fes, abl, jak
и т.д.)
С
Регуляторные белки
R2C2
Гормоны
мембраносвязанные
Киназы МАР киназы
Казеинкиназы
Гормоны,
фосфорилирование
С
Mg
Как протеинкиназы вовлекаются
в передачу сигнала
От рецепторов к
протеинкиназам
Gene expression
Пополнение в
семействе
вторичных
посредников
Обмен арахидоновой
кислоты
Сигнал
Пути образования ключевых
сфинголипидов
Серин + пальмитоил-соА
de novo
СФИНГОМИЕЛИН
ДАГ
СМ-синтаза
фосфатидилхолин
Сфингомиелиназа
ЦЕРАМИД
Церамидаза
церамидкиназа
СФИНГОЗИН
Гликозил-церамид
Церамид-1-фосфат
сфингозинкиназа
Лактозил-церамид
СФИНГОЗИН-1-ФОСФАТ
Биологические эффекты
некоторых сфинголипидов
СФИНГОМИЕЛИН
ЦЕРАМИД
церамидаза
церамидсинтаза
СФИНГОЗИН
сфингозин
киназа
Угнетение роста
Апоптоз
Старение
Дифференцировка
Угнетение роста
Апоптоз
сфингозин
фосфатаза
СФИНГОЗИН-1-ФОСФАТ
Пролиферация
Рост клеток
Ангиогенез
Воспаление
Проапоптотические факторы
Фактор пролиферации
ЦЕРАМИД
СФИНГОЗИН-1-ФОСФАТ
СФИНГОЗИН
СФИНГОЗИНКИНАЗА
+
Провоспалительные цитокины
Потенциальные митогены
ЛПНП (атерогенез)
Тирозинкиназные рецепторы
(транслокация SK к мембране)
SK-interacting proteins (SKIP)
Проапоптотические агенты
(Bim, Bax, Bad)
TNF-a, повреждения ДНК
(протеолиз; через p53)
Сфингозин – новый класс
мессенджеров?
Еще один класс
вторичных
посредников –
свободные
радикалы
Внутриклеточный
сигналинг при
участии G-белков
GDP
GDP
Функции метаботропных
рецепторов
Modification of
ionotropic receptors
the signal transduction machine
N
I
II
III
IV
V
VI
the signal transduction machine
VII
C
G protein coupled receptors can be considered truly
signaling machines......
C
o
n
s
i
d
e
r
.
.
.
.
.
.
.
.
notes
N
I
II
III
IV
V
VI
the signal transduction machine
VII
 
G
P P
A
rr
SRC
effec
to
rs
C
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
S
i
g
n
a
l
i
n
g
t
h
r
o
u
g
h
G
p
r
o
t
e
i
n
s
.
.
.
.
.
.
.
and the more recently discovered -arrestin switch to
Src kinase signaling.
T
h
e
s
e
c
a
n
b
e
c
o
n
s
i
d
e
r
e
d
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
.
notes
N
I
II
III
IV
V
VI
the signal transduction machine
VII
 
G
p
P
R
O
ho
m
er
S
H
3
P P
A
rr
r
me
o
h
IP
3
R
SRC
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
C
effec
to
rs
2
+
C
a
and now for some other transmembrane signaling possibilities....
Consider a poly-proline region (pPro) in the C-terminal region of the metabotropic glutamate receptor
This has been shown to link to IP3 receptors via dimers of the scaffold protein Homer.
It remains to be established if this is a true signaling mechanism....
notes
N
I
II
III
IV
V
VI
the signal transduction machine
VII
 
G
p
P
R
O
p
P
R
O
S
H
3
S
H
3
ho
m
er
Nck
2
Grh
P P
A
rr
r
me
o
h
M
A
P
K
IP
3
R
SRC
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
C
effec
to
rs
2
+
C
a
Some Class A receptors have been shown to utilize a pPro region in the 3rd intracellular loop.....
to hook up with the adapter proteins Nck and Grh2.
For some receptors this has been shown to ultimately link up with MAP Kinases
a
s
a
t
r
u
e
t
r
a
n
s
m
e
m
b
r
a
n
e
s
i
g
n
a
l
i
n
g
m
e
c
h
a
n
i
s
m
.
notes
N
I
II
III
IV
V
VI
the signal transduction machine
VII
 
G
PLC
T
R
P
p
P
R
O
p
P
R
O
S
H
3
S
H
3
ho
m
er
Nck
2
Grh
PKC
P P
A
rr
r
me
o
h
M
A
P
K
IP
3
R
SRC
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
C
P
D
Z
effec
to
rs
2
+
C
a
In
aD
Some Class A receptors have been shown to link via their C-terminal with
PDZ-containing proteins such as the scaffold protein InaD.
This in turn can link up with various effector proteins on the membrane, such as enzymes or ion channels.
This has not yet been established as a true signaling mechanism.
notes
N
the signal transduction machine
+
+
N
a
/H
e
x
c
h
a
n
g
e
r
I
II
III
IV
V
VI
VII
 
G
PLC
T
R
P
p
P
R
O
p
P
R
O
S
H
3
S
H
3
ho
m
er
Nck
2
Grh
PKC
P P
A
rr
r
me
o
h
M
A
P
K
N
F
IP
3
R
SRC
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
C
R
HE
C
P
D
Z
effec
to
rs
2
+
C
a
In
aD
Another example is the -adrenergic receptor linking with the Na+/H+ exchanger
regulatory factor (NHERF)....
As the name suggests, this regulates the activity of a Na+/H+ exchanger on the membrane.
This has been established as a true signaling mechanism for the -adrenergic receptor.
notes
N
the signal transduction machine
+
+
N
a
/H
e
x
c
h
a
n
g
e
r
I
II
III
IV
V
VI
VII
 
G
PLC
T
R
P
p
P
R
O
p
P
R
O
S
H
3
S
H
3
ho
m
er
Nck
2
Grh
PKC
P P
A
rr
r
me
o
h
M
A
P
K
N
F
IP
3
R
SRC
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
C
R
HE
C
P
D
Z
effec
to
rs
2
+
C
a
C
Yet another example is the serotonin 2B receptor linking with
constitutive NOS.
There is good evidence that this is a true physiological mechanism
for regulated generation of NO.
In
aD
cN
OS
NO
notes
a
r
g
i
n
i
n
e
N
the signal transduction machine
+
+
N
a
/H
e
x
c
h
a
n
g
e
r
I
II
III
IV
V
VI
VII
 
G
N
P
x
x
Y
ARF
?
ho
m
er
r
me
o
h
C
N
R
HE
F
IP
3
R
SRC
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
S
H
3
P P
A
rr
M
A
P
K
T
R
P
p
P
R
O
S
O
N
e
S
H
3
PKC
Rho
p
P
R
O
Nck
2
Grh
PLC
PLD
C
P
D
Z
effec
to
rs
2
+
C
a
Finally, we have a Asn-Pro-X-X-Tyr motif in the 7th transmembrane region of some Class A receptors....
C
cN
OS
This site can bind to and activate the small G proteins ARF and Rho,
which in turn activate phospholipase D (PLD).
This is believed to be a true signaling mechanism.
In
aD
NO
notes
a
r
g
i
n
i
n
e
N
the signal transduction machine
+
+
N
a
/H
e
x
c
h
a
n
g
e
r
I
II
III
IV
V
VI
VII
 
G
N
P
x
x
Y
ARF
?
ho
m
er
S
H
3
P P
A
rr
r
me
o
h
M
A
P
K
T
R
P
p
P
R
O
S
O
N
e
S
H
3
PKC
Rho
p
P
R
O
Nck
2
Grh
PLC
PLD
C
N
R
HE
F
IP
3
R
SRC
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
C
P
D
Z
effec
to
rs
2
+
C
a
C
In
aD
cN
OS
I
n
s
u
m
m
a
r
y
.
.
.
.
.
NO
GPCRs are truly remarkable signal transduction machines.
notes
a
r
g
i
n
i
n
e
N
the signal transduction machine
+
+
N
a
/H
e
x
c
h
a
n
g
e
r
I
II
III
IV
V
VI
VII
 
G
N
P
x
x
Y
ARF
?
ho
m
er
r
me
o
h
C
N
R
HE
F
IP
3
R
SRC
g
e
n
e
r
a
l
m
e
c
h
a
n
i
s
m
s
S
H
3
P P
A
rr
M
A
P
K
T
R
P
p
P
R
O
S
O
N
e
S
H
3
PKC
Rho
p
P
R
O
Nck
2
Grh
PLC
PLD
C
P
D
Z
effec
to
rs
2
+
C
a
C
In
aD
cN
OS
NO
b
.
j
e
n
k
s
,
2
0
0
1
a
r
g
i
n
i
n
e
e
n
d
o
f
s
l
i
d
e
s
h
o
w
Конец лекции
α1 и α4 изоформы Na/K-АТPазы экспрессируются в
сперматозоидах крыс
Семенники Сперма из
придатков
семенников
Эритроциты
Мозг
Вестерн-блот гибридизация с антителами к разным изоформам
Ингибирование подвижности сперматозоидов
уабаином