25.9. Фосфодиэстераза инактивирует циклический аденозинмонофосфат

До тех пор пока животное чувствует себя в опасности и мозговой слой его надпочечников выбрасывает в кровь адреналин, аденилатциклазная система печени остается полностью активированной. В результате концентрация сАМР в клетках-мишенях поддерживается на относительно высоком уровне, что обеспечивает высокую скорость распада гликогена. Но как только опасность исчезает, секреция адреналина прекращается и его содержание в крови быстро падает в результате ферментативного расщепления в печени. По мере того как рецепторы адреналина становятся незанятыми, аденилатциклаза возвращается в неактивное состояние и образование сАМР прекращается. Оставшийся в клетке сАМР разрушается под действием фосфодиэстеразы (рис. 25-13)-фермента, катализирующего гидролиз З-фосфатной связи в сАМР с образованием свободного -аденозин-монофосфата (-АМР):

По мере уменьшения содержания сАМР в цитозоле происходит высвобождение сАМР, связанного с регуляторными субъединицами протеинкиназы.

Рис. 25-13. Действие фосфодиэстеразы на сАМР. Фосфодиэстераза многих тканей активируется ионами Этот эффект непрямой; сначала ионы связываются с регуляторным белком кальмодулином, а затем комплекс -кальмодулин присоединяется к фосфодиэстеразе вызывая активацию фермента.

В результате регуляторные субъединицы соединяются вновь с каталитическими и протеинкиназа переходит в неактивную форму. Фосфорилированная форма киназы фосфорилазы далее подвергается дефосфорилированию так же, как фосфорилаза а, под действием фосфатазы фосфорилазы. Все это возвращает систему гликогенолиза в исходное состояние. Одновременно происходит реактивация гликоген-синтазы путем ее дефосфорилирования.

Характерной особенностью фосфодиэстеразы является то, что она ингибируется кофеином и теофиллином - алкалоидами, содержащимися в небольших количествах в кофе и чае соответственно. Эти алкалоиды пролонгируют или усиливают действие адреналина путем снижения скорости распада сАМР. В ряде тканей фосфодиэстераза активируется ионами Этот эффект обусловлен связыванием ионов со специфическим -связывающим белком, называемым кальмодулином. Комплекс -кальмодулин присоединяется к фосфодиэстеразе и активирует ее. Кальмодулин представляет собой недавно открытый -связывающий белок, широко распространенный во всем животном мире. Почти у всех видов животных кальмодулин имеет одну и ту же аминокислотную последовательность, т.е. в эволюционном смысле это один из наиболее древних и в высшей степени консервативных животных белков. Концентрация ионов в цитозоле регулирует многие функции клетки; в силу этого ионы подобно сАМР, играют важную регуляторную роль как вторичный посредник.

Рис. 25-14. Кальмодулин играет роль медиатора во многих ферментативных реакциях и системах мембранного транспорта, активируемых ионами

Рис. 25-15. Эндокринная ткань поджелудочной железы. Помимо экзокринных, или ацинарных, клеток, синтезирующих пищеварительные ферменты в форме их зимогенов (гл. 24), в поджелудочной железе имеется эндокринная ткань, называемая островками Лангерганса. Остров - ковая ткань состоит из клеток разных типов, выделяющих специфические полипептидные гормоны. А. Общий вид поджелудочной железы. Б. Схематическое изображение островка Лангерганса; показаны типы клеток, перечисленные в табл. 25-5. В. Электронная микрофотография участка островка Лангерганса из поджелудочной железы человека. Видны А- В-и D-клетки.

Кальмодулин участвует в передаче сигнала, вызывающего увеличение концентрации ионов в цитозоле, путем образования комплекса -кальмодулин; далее этот комплекс связывается со специфическим -регулируемым белком, стимулируя его активность (рис. 25-14).