Обмен фосфоинозитидный и кальций: история вопроса

Прошло почти 50 лет с тех пор, как Мэйбел Хокин и Лоуэлл Хокин, пытаясь выяснить механизм активации ацетилхолином секреции амилазы поджелудочной железой, обнаружили, что ацетилхолин активирует метаболизм фосфолипидов в срезах этого органа, увеличивая почти на порядок включение фосфата в фосфолипидную фракцию ( Hokin, Hokin, 1953 ). Позднее было показано, что радиоактивный фосфат включается в состав фосфатидилинозитола и фосфатидной кислоты ( Hokin,Hokin, 1955 ; Hokin, Hokin, 1958 ). Несколько позже была определена структура основных фосфолипидов, содержащих мио-инозитол: фосфатидилинозитола ( ФИн ), фосфатидил-инозитол-4-фосфата ( ФИн-4-Ф ) и фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата ( ФИн-4,5-Ф2# ) ( Grado, Ballou, 1961 ; Tomlinson, Ballou, 1961 ; Brockkerhoff, Ballou, 1961 ). B 1969 Дъюрел и соавторы предположили, что первым звеном в механизме передачи гормонального сигнала является гидролиз фосфолипазой С фосфоинозидов ФИн, ФИн-4-Ф и ФИн-4,5-Ф2#, причем образующиеся при этом отрицательно заряженные водорастворимые фосфаты инозитолов непосредственно участвуют в переносе катионов Na и K. Заслуга данных авторов заключалась в том, что они первыми обратили внимание на возможную связь между инозитолфосфатами и ионным током через мембрану. Следующий шаг был сделан Робертом Мичеллом. В 1975 г. он заметил, что фосфоинозидный обмен активизируется теми же гормонами, которые вызывают поступление Са в клетку и стимулируют синтез цГМФ . На основании этого он предположил, что активация фосфоинозитидного гидролиза каким-то образом вызывает открывание кальциевых каналов плазматической мембраны ( Michell,1975 ). Гипотеза Мичелла, неверная, как потом оказалось, в некоторых деталях, но правильная по существу, послужила мощным стимулом для дальнейших исследований. Следующим важным этапом было открытие того, что первой реакцией при воздействии гормонов на клетку является гидролиз не основного инозитолсодержащего липида фосфатидилинозитола, а минорного компонента фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата ( Abdel-Latif et al., 1977 ; Kirk et al., 1981 ).

Вскоре появилась возможность использовать [3#H]-мио-инозитол для включения радиоактивной метки в мембранные фосфоинозиды. Для этого клетки длительное время инкубировали с меченым миоинозитолом, затем отмывали от него и добавляли гормоны. С помощью такого метода, который теперь применяется повсеместно, было показано, что при воздействии гормонов в клетках в первые же секунды происходит накопление меченых тритием инозитол-4,5-бисфосфата (Ин-4,5-Ф2#) и инозитол- 1,4,5-трисфосфата (Ин-1,4,5-Ф3#) ( Berridge et al., 1983 ). Это открытие по времени почти совпало с первыми экспериментами по измерению концентрации ионов Са в цитоплазме клеток с помощью флуоресцентного зонда квина-2 ( Rink,1983 ), показавшими, что гормоны вызывают как высвобождение Са из внутренних депо, так и вход Са снаружи в цитоплазму. Все эти данные логично подводили к гипотезе, высказанной Берриджем, согласно которой водорастворимый продукт реакции гидролиза ФИн-4,5-Ф-инозитола- 1,4,5-трифосфат (Ин-1,4,5-Ф3#) может вызывать выброс Са из внутренних депо ( Berridge, 1983 ). Аналогичная картина была показана практически во всех исследованных в этом отношении животных клетках и тканях, кроме поперечнополосатой мускулатуры. Разумеется, эти данные не отрицали возможной связи между активацией гормонами фосфоинозитидного обмена и входа Са из внешней среды, однако первые сообщения, прямо указывающие на такую связь, появились значительно позже ( Kuno, Gardner, 1986 ) и до сих пор в этом процессе нет полной ясности.

Дальнейшие успехи в изучении метаболизма инозитолфосфатов во многом были обусловлены применением боллее эффективного метода их разделения по сравнению с ионообменной хроматографией на Дауксе ( Berridge et al., 1983 ) - метода высокоэффективной жидкостной хроматографии или хроматографии под высоким давлением. В качестве носителя в колонках использовали сильный анионообменник на основе четвертичного аммония - Partisil SAX (фирма "Whatman"). Сначала с помощью этого метода было показано образование в клетках еще одного инозитолтрисфосфата, фосфорилированного по 1, 3 и 4 положениям, Ин-1,3,4-Ф# ( Irvine et al, 1984 ; Burgess et al., 1985 ) а затем и его предшественника инозитол-1,3,4,5- тетракисфосфата, который образуется при фосфорилировании Ин-1,3,4,5-тетракисфосфата, который образуется при фосфорилировании Ин-1,4,-Ф#. Кроме того, в различных клетках обнаружены другие изомеры ИнФ4# , концентрация которых возрастает при воздействии гормонов, а также выявлен высокий уровень ИнФ5# и ИнФ6# ( фитина ) ( Hansen et al., 1988 ; Tilly et al., 1987 ; Szwergold et al., 1987 ; Kirk et al., 1989 ). Концентрация ИнФ5# и ИнФ6# в клетках не претерпевает быстрых изменений под действием гормонов. При изучении содержащих инозитол фосфолипидов в 80-х годах были сделаны интересные открытия. Обнаружены три новых фосфоинозитида, в которых фосфат включен в третье положение в остатке инозитола - ФИн-3-Ф, ФИн-3,4-Ф# и ФИн-3,4,5-Ф# ( Whitman et al., 1988 ). Найден гликозилированный фосфатидилинозитол, выпоняющий функцию якоря для некоторых белков, расположенных с наружной стороны плазматической мембраны ( Low, Saltiel,1988 ).

см. МЕТАБОЛИЗМ ИНОЗИТИДОВ

Ссылки:

Все ссылки