Системы циклических нуклеотидов

Формирование клеточного ответа на сигнал при участии циклических нуклеотидов включает следующие взаимодействия. Активный комплекс «лиганд + рецептор» вызывает активацию соответствующей каталитической циклазы: аденилатциклазы или гуанилатциклазы (в зависимости от специализации рецептора), которая способствует образованию из АТФ (или ГТФ) циклического АМФ (или ц-ГМФ). При этом активируется соответствующая протеинкиназа, которая в свою очередь активирует синтез и фосфорилирование клеточных белков и ферментов, а также синтез рибонуклеиновых кислот. По современным представлениям фосфорилирование является одним из основных биохимических механизмов регуляции функциональной активности белков.

Специфические биологические эффекты, вызванные увеличением внутриклеточного содержания циклических нуклеотидов, зависят от генетической экспрессии соответствующего типа клетки, т.е. потенциальных субстратов, подлежащих фосфорилированию. Например, повышение содержания ц-АМФ в печеночных клетках приводит к гликогенолизу и глюконеогенезу, а в клетках коры надпочечников - к увеличению синтеза стероидных гормонов. Следует отметить при этом явление амплификации (прогрессивного усиления) сигнала, возникшего при взаимодействии лиганда с рецептором. Однако эффекты циклических нуклеотидов регулируются в своей выраженности и продолжительности не только количеством лиганда и свойствами рецептора, но и механизмом инактивации циклических нуклеотидов: она обеспечивается специальными ферментами - фосфодиэстеразами, вызывающими превращение циклических нуклеотидов в обычные (нециклические). Прекращению эффектов ц-АМФ и ц-ГМФ способствует также их удаление из клетки.

Циклический АМФ – внутриклеточный медиатор для многих гормонов, включая адренокортикотропный, антидиуретический, меланоцитостимулирующий, паратиреоидный, кальцитонин и др., а также для β-адренергических катехоламинов. Через ц-ГМФ оказывают свое действие холинергические агенты, β-адренергические катехоламины, гонадотропин-рилизинг гормон, окситоцин, соматостатин и другие биологически активные вещества.

От содержания циклических нуклеотидов зависит внешняя деятельность клетки. Так, повышение уровня ц-АМФ подавляет выделение медиаторов аллергической реакции, синтез реагинов, снижает тонус гладкой мускулатуры, проницаемость лизосомальных мембран, т.е. уменьшает внешнюю деятельность клетки. Повышение же уровня ц-ГМФ вызывает противоположные эффекты. Имеются данные о том, что противоположное действие циклических нуклеотидов в некоторой степени определяется их разной зависимостью от концентрации ионов кальция.