Участие протеинкиназы С в обонятельной трансдукции

Вторым важным ферментом в этом пути является протеинкиназа С (ПКС), которая активируется диацилглицеролом. В тканях млекопитающих идентифицированы 11 ее изоформ. В неактивной форме ПКС находится в цитозоле, но при стимуляции она с помощью заякоревающих белков транслоцируется к цитоскелету, ядру или плазматической мембране. Таким образом, фосфоинозитидной сигнальной системе свойственна компартментализация внутриклеточных процессов. Протеинкиназа С фосфорилирует неактивные белки, активизируя их, в том числе стимулирует активность фосфолипазы С при гидролизе фосфоинозитол-4,5-бифосфата, а также ионные каналы (Авдонин, Ткачук, 1994; Nishisuka, 1995; Radallah et al., 1999; Крутецкая и др., 2003).

Два члена семейства протеинкиназ, ПКС-бета (Са²⁺-засисимая) и ПКС-дельта (Са²⁺-независимая), экспрессируются в обонятельных клетках. Показано, что основная роль протеинкиназы С-бета заключается в фосфорилировании рецептора, сопряженного с ГТФ-связывающим белком, а, следовательно, в его десенситизации. Роль ПКС-дельта пока неясна (Krieger et al., 1997; Medler, Brach, 1999).

Однако вероятнее всего в обонянии этот фермент прямо не регулирует мембранную проницаемость, так как в плазмолемме обонятельных жгутиков насекомых, омаров, лягушек, крыс, крупного рогатого скота выявлены кальциевые каналы, зависимые от IP₃, и рецепторы для этого посредника (Khana et al.,1988; Breer et al., 1990; Restrepo et al., 1991; Restrepo, Teeter, 1991; Fadool, Ache, 1992; Kalinoski et al., 1992; Kanh et al., 1992; Restrepo et al., 1992; Ache, Zhainasarov, 1995; Reisert, Matthews, 1997). Получены прямые доказательства того, что IP₃-регулируемые каналы локализуются в зоне трансдукции (Hatt et al., 1994). Молекулярный масса рецептора 1,4,5-трифософоинозитида, обнаруженного в обонятельных клетках крыс, равна 120 кДа (Restrepo et al., 1992; Cadiou et al., 1997).

Таким образом, вызываемое одорантами увеличение синтеза 1,4,5-трифосфоинозитидов в обонятельных клетках непосредственно активирует проводимость их плазмолеммы посредством прямого связывания IP₃ с белком IP₃–регулируемого канала (Restrepo et al., 1992; Okada et al., 1994), причем IP₃-проводимость относительно неспецифична для катионов и отличается от цАМФ-регулируемой проводимости. Показано, что для тех одорантов, которые вызывают повышение образования 1,4,5-трифосфоинозитидов, деполяризация опосредуется прямым открыванием IP₃-регулируемых каналов (Restrepo et al., 1992).

По данным, полученным на обонятельных клетках насекомых, рыб и млекопитающих, предложена гипотеза механизма обонятельной трансдукции, в который вовлекается фосфоинозитидный путь. Согласно ей, процесс рецепции начинается с образования комплекса одоранта с молекулярным рецептором, который активирует ГТФ-связывающий белок, сопряженный с фосфолипазой С. Стимуляция им этого основного фермента фосфоинозитидного пути трансдукции инициирует синтез IP₃, который активирует неселективные катионные каналы в плазмолемме обонятельных клеток, приводя к их деполяризации (Fadool, Асhе, 1992; Restrepo et al., 1992; Bruch, 1996).

Однако выводы, сделанные на основании данных, полученных при исследовании ольфакторных рецепторных клеток, отличаются от существующей в настоящее время гипотезы, согласно которой основной путь входа кальция в невозбудимые клетки обеспечивается по депо-зависимому механизму (Авдонин, Ткачук, 1994; Крутецкая, Лебедев 1998; Крутецкая и др., 2003).

Вместе с тем, несмотря на имеющиеся данные об участии фосфоинозитидной сигнальной системы в обонянии, сведения об этом распространенном в других типах клеток механизме трансдукции очень скудны, набор изученных одорантов, вовлекающих фосфоинозитиды в обонятельную рецепцию весьма невелик. Хотя фосфоинозитидная система признается некоторыми исследователями (Ache, 1994) наряду с системой цАМФ основной в механизме восприятия запахов, ее исследовали недостаточно. Считают, что она участвует главным образом в механизме взаимодействия молекул феромонов с рецепторными клетками вомероназального органа (Shoji, Kurihara, 1991; Liman, 1996; Sasaki et al., 1999; Макарчук, Калуев, 2000).

Однако, механизм трансдукции феромонов по фосфоинозитидному пути в этом органе отличается от такового в обонятельных клетках. Показано, что у них IP₃ сам не активирует феромон-зависимые каналы, а в этом процессе участвует протенкиназа С, стимулируемая диацилглицеролом (Ache, Zhainazarov, 1995). Фосфоинозитидный сигнальный путь связывают также с процессами торможения в обонятельных клетках (Morales et al., 1994; Morales, 1997). Роль обмена фосфоинозитидов в механизмах трансдукции типичных одорантов пока не ясна (Ronnet, Payne, 1995).