Внутриклеточные и внеклеточные липидные мессенджеры
В многоклеточных организмах (эукариотах) внутренние механизмы, контролирующие и координирующие основные биохимические реакции, связаны с другими клетками посредством нервов и химических «мессенджеров». Общий процесс получения этих сообщений и преобразования содержащейся в них информации в метаболические и физиологические эффекты известен как передача сигнала. Многие из химических мессенджеров являются липидами и поэтому представляют особый интерес. Существует несколько типов внешних мессенджеров. Первый из них — это гормоны, такие как инсулин и глюкагон, и липиды, известные под общим названием стероидных гормонов. Второй класс липидных молекул — эйкозаноиды, которые вырабатываются в тканях и вызывают клеточные реакции вблизи места своего происхождения. Они вырабатываются в очень низких количествах и очень быстро (в течение нескольких секунд) переходят в другое состояние. Гормоны имеют места действия, удаленные от клеток их происхождения, и остаются в циркуляции в течение длительного времени (от нескольких минут до нескольких часов).
Стероидные гормоны
Липидные гормоны вызывают изменения в экспрессии генов; то есть их действие заключается в том, чтобы включить или выключить инструкции дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) по производству белков, которые регулируют биосинтез других важных белков. Стероиды переносятся в кровообращении связанными по отдельности со специфическими белками-носителями, которые направляют их к клеткам определенных органов. После проникновения через внешние мембраны этих клеток стероид взаимодействует со специфическим белком-носителем в цитоплазме. Этот растворимый комплекс мигрирует в ядро клетки, где он взаимодействует с ДНК, активируя или подавляя транскрипцию — первый шаг в биосинтезе белка.
Все пять основных классов стероидных гормонов, получаемых из холестерина, содержат характерные пять колец атомов углерода родительской молекулы. Прогестины — это группа стероидов, которые регулируют события во время беременности и являются предшественниками других стероидных гормонов. Глюкокортикоиды, кортизол и кортикостерон способствуют биосинтезу глюкозы и подавляют воспаление. Минералокортикоиды регулируют ионный баланс между внутренней и внешней средой клетки. Андрогены регулируют мужские половые признаки, а эстрогены выполняют аналогичную функцию у женщин.
Эйкозаноиды
Три типа сигнальных молекул местного действия получают биосинтетическим путем из полиненасыщенных жирных кислот C20, главным образом арахидоновой кислоты. Двадцатиуглеродные жирные кислоты известны под общим названием эйкозаноидные кислоты. Три химически близких класса — простагландины, тромбоксаны и лейкотриены. Эйкозаноиды взаимодействуют со специфическими рецепторами на поверхности клеток и оказывают различные эффекты на различные ткани, но в целом они вызывают воспалительные реакции и изменения кровяного давления, а также влияют на свертываемость крови. Мало что известно о том, как эти эффекты производятся в клетках тканей-мишеней. Однако известно, что аспирин и другие противовоспалительные препараты ингибируют либо фермент в пути биосинтеза, либо рецептор эйкозаноидов на поверхности клетки.
Внутриклеточные вторые мессенджеры
За исключением стероидных гормонов, большинство гормонов, таких как инсулин и глюкагон, взаимодействуют с рецептором на поверхности клетки. Активированный рецептор генерирует так называемые вторые мессенджеры внутри клетки, которые передают информацию биохимическим системам, чья деятельность должна быть изменена для получения определенного физиологического эффекта. Величина конечного эффекта обычно пропорциональна концентрации вторых мессенджеров.
Важная внутриклеточная сигнальная система второго мессенджера, фосфатидилинозитоловая система, использует два липида второго мессенджера, оба из которых являются производными фосфатидилинозитола. Один из них — диацилглицерол (диглицерид), другой — трифосфоинозитол. В этой системе мембранный рецептор действует на фермент, фосфолипазу С, расположенную на внутренней поверхности клеточной мембраны. Активация этого фермента одним из перечисленных в таблице агентов приводит к гидролизу минорного мембранного фосфолипида — бисфосфата фосфатидилинозитола. Не покидая мембранного бислоя, диацилглицерол активирует мембраносвязанный фермент, протеинкиназу С, которая, в свою очередь, катализирует присоединение фосфатных групп к растворимому белку. Этот растворимый белок является первым членом последовательности реакций, приводящих к соответствующему физиологическому ответу в клетке. Другой продукт гидролиза фосфолипазы С, трифосфоинозитол, вызывает высвобождение кальция из внутриклеточных запасов. Кальций, помимо триацилглицерола, необходим для активации протеинкиназы С.
.png)
