35.4. Сопряжение рецепторов гормонов с аденилатциклазой осуществляется белком, связывающим гуаниннуклеотиды

Каким образом связывание гормона типа адреналина или глюкагона со специфическим рецептором приводит к активации молекулы аденилатциклазы? Участки связывания этих гормонов локализованы на наружной поверхности плазматической мембраны, тогда как каталитические участки аденилатциклазы обращены к цитозолю. В сущности, участки связывания гормона и каталитические участки принадлежат разным белкам, которые можно разделить при центрифугировании плазматической мембраны в растворе детергента (рис. 35.4). Аденилатциклаза (185 кДа) и рецептор адреналина (75 кДа) представляют собой большие интегральные белки мембраны. Рецептор адреналина называют также -адренергическим рецептором, поскольку он связывает целый ряд фармакологически активных соединений.

Связывание гормона со специфическим рецептором оказывает активирующее действие на аденилатциклазу не прямо, а опосредованно - через третий белок, называемый G-белком (от англ. guanyl, поскольку этот белок связывает гуаниннуклеотиды). Этот регуляторный белок (42 кДа) существует в двух формах. Комплекс G-белка с GTP активирует аденилатциклазу, тогда как комплекс G-белка с GDP такого действия не оказывает. G-белок превращается из неактивной GDP-формы в активную GTP-форму в результате обмена связанного GDP на GTP. Этот GTP-GDP-обмен катализируется гормон-рецепторным комплексом, но не свободным рецептором.

Таким образом, путь передачи информации идет от рецептора гормона на G-белок и далее на аденилатциклазу (рис. 35.5).

Как происходит выключение аденилатциклазы? G-белок обладает еще одним свойством, благодаря которому он может передавать информацию от рецепторов гормона на аденилатциклазу. Дело в том, что связанный с G-белком GTP медленно гидролизуется до ADP. Другими словами, G-белок является GТРазой. Следовательно, этот регуляторный белок содержит встроенное в него устройство для инактивации аденил-атциклазы. Доля G-белка, находящегося в комплексе с GTP, а соответственно и степень активации аденилатциклазы зависят от отношения скорости обмена GDP на GTP к скорости гидролиза GTP. Скорость GTP-GDP-обмена значительно возрастает при связывании G-белка с комплексом гормон—рецептор. Следовательно, при низком содержании гормона почти весь G-белок находится в GDP-форме и соответственно почти вся аденилатциклаза неактивна. В некоторых клетках активация аденилатциклазы зависит также от концентрации Са2+. Для активации аденилатциклазы в этих клетках необходим не только G-белок в GTP-форме, но и комплекс Са2+ с кальмодулином (белок массой 17 кДа). Таким образом, в настоящее время начал проясняться вопрос о том, какие регуляторные циклы определяют активность аденилатциклазы.