2015-06-10
1460
Совсем не исследовано в обонятельных рецепторах тирозинкиназное фосфорилирование, роль которого хорошо изучена в таких клеточных процессах, как пролиферация, дифференцировка и рост (Glenney, 1992; Tonks, Neel, 1996; Aniksztein et al., 1997; Крутецкая, Лебедев, 1998; Eyster, 1998; Крутецкая и др., 2003).
Фосфорилирование тирозина осуществляется под действием факторов роста, нейротрансмиттеров и цитокинов. Выделяют два типа тирозинкиназ: рецепторные и цитоплазматические. Рецепторные тирозинкиназы связаны с рецепторами ростовых факторов: эпидермального фактора роста, инсулиноподобного фактора роста, фактора роста тромбоцитов. К цитоплазматическим тирозинкиназам относятся тирозинкиназы семейства Src (Schenk, Snaar-Jagalska, 1999). Рецепторные тирозинкиназы участвуют в трансмембранной передаче сигналов, тогда как внутриклеточные тирозинкиназы принимают участие в процессах сигнализации в клетке и передаче информации на ядро (Крутецкая, Лебедев, 1998; Крутецкая и др., 2003). Выделено 14 различных семейств рецепторных тирозинкиназ, отличающихся главным образом своим внеклеточным доменом. Это семейство рецепторов относится к классу трансмембранных рецепторных тирозинкиназ. Связывание лиганда с внеклеточным доменом активирует эффекторный энзим (тирозинкиназу) на внутренней поверхности мембраны. Рецепторная тирозинкиназа аутофосфорилируется, а также фосфорилирует другие субстратные белки (Eyster, 1998).
К ним относятся и TRK-рецепторы. Они представляют собой семейство трех рецепторных тирозинкиназ, каждая из которых может активироваться одним или более из четырех нейротрофинов – фактора роста нервов (NGF), нейротрофинового фактора мозгового происхождения (BDFN) и нейротрофинов 3 - 4 (NT3 и NT4). Активация ими TRK-рецепторов регулирует клеточную выживаемость, пролиферацию, рост аксонов и дендритов, активность таких функционально важных белков, как ионные каналы. Цитоплазматические домены этих рецепторов содержат несколько мест тирозинового фосфорилирования, которые рекрутируют посредники в каскадах внутриклеточной сигнализации. TRK-рецепторы активируют различные белки, включая и фосфолипазу С-гамма, посредством фосфорилирования TRK-рецепторной киназы с образованием IP3 и диацилглицерола. Каждый из нейротрофинов может быть хемоаттрактантом или хеморепеллентом, в зависимости от уровней внутриклеточных посредников в клетках (Huang, Reichardt, 2003).
В различных клетках последствия их функционирования различны. Пути, регулируемые нейротрофин-опосредованной стимуляцией TRK-рецепторов, включают, помимо прочих, сборку и ремоделирование цитоскелета. TRK-рецепторы могут активироваться, наряду с нейтрофинами, по крайней мере, двумя рецепторами, сопряженными с G-белком, и рецепторами к аденозину А2а и РАС -1.
Идентифицирована еще одна группа рецепторов, передающих информацию с участием этих ферментов. К ним относятся рецепторы, которые при активации связываются с цитоплазматическими тирозинкиназами с образованием сигнального комплекса (Крутецкая, Лебедев, 1998; Крутецкая и др., 2003).
После связывания лиганда происходит быстрое аутофосфорилирование С-терминальных остатков тирозина на молекуле рецептора. В результате создаются условия для фосфорилирования различных белков, содержащих SH2-SH3-домены (Schenk, Snaar-Jagalska, 1999). К ним относятся цитоплазматические тирозинкиназы различных семейств, а также адапторные протеины (Крутецкая, Лебедев, 1998; Крутецкая и др., 2003). SH2-домен является специализированным белковым доменом, предназначенным для взаимодействия с тирозин-фосфорилированными аминокислотными остатками (Eyster, 1998).
О наличии тирозинкиназной активности в обонятельных клетках свидетельствует выявленный в цитоплазме и периферическом отростке рецепторных клеток фактор роста нервов (Aiba et al., 1993). Вместе с тем в природе существуют пахучие вещества, являющиеся производными терпеновых углеводородов, которые способны изменять рост организмов (Westlake et al., 1999; Abrahim et al., 2000). Можно предположить, что они могли бы вовлекать тирозинкиназный путь трансдукции и в рецепцию пахнущих стимулов.
Принято считать, что молекулы пахучих веществ, имеющих первичные запахи (фруктовый, цветочный, камфорный, прогорклый и т.д.), взаимодействуют с молекулярным рецептором в точном соответствии со стереоструктурой его активного центра. Вещества с острым и гнилостным запахи являются исключением из этого правила. Молекулы веществ с острым запахом заряжены положительно и сильно притягиваются к отрицательным зарядам, а вещества с гнилостным запахом имеют отрицательный заряд, что притягивает их избыточные электроны к ядрам соседних атомов (Мазитова и др., 1966). Однако физико-химическая природа обонятельной трансдукции этих одорантов неизвестна
Не все исследователи соглашаются с обязательной необходимостью участия в обонянии мембраносвязанных обонятельных рецепторов. Считают (Этингоф, 1987; Этингоф, Парфенова, 1987), что не все рецепторы, связывающие пахучие вещества, являются интегральными белками, имеющими трансмембранную локализацию. Рецепторы к одоранту с запахом зелени и к стероидному гормону находятся в примембранном слое и легко экстрагируются при обработке ЭГТА.
В отличие от общепринятой гипотезы, некоторые одоранты не вовлекают в свою трансдукцию ни обонятельные рецепторы, сопряженные с ГТФ-связывающим ольфакторным белком, ни пути вторичных посредников (Kashiwayanagi, Kurihara, 1984; Nomura, Kurihara,1989; Enomoto et al., 1991; Kashiwayanagi, Kurihara, 1994). Naim et al. (1994) показали, что гидрофобные горькие и сладкие вещества непосредственно активируют G-белки без рецепторов, сопряженных с ними. Летучие одоранты главным образом гидрофобны. По аналогии со вкусовой трансдукцией полагают, что пахучие молекулы непосредственно активируют ГТФ-связывающие белки, локализованные на внутренней поверхности клеточных мембран путем проникновения сквозь липидные слои, поскольку считают, что в рецепции запахов важную роль играют липидные слои мембран. Клетки нейробластомы мыши (N18), не обладающие механизмами обонятельной рецепции, реагировали на стимуляцию 20 одорантами деполяризацией плазмолеммы. Из этого был сделан вывод, что для реакции на пахучее вещество не требуется присутствия в обонятельных клетках специфических компонентов обонятельной трансдукции.
В связи с этими данными была предложена следующая гипотеза распознавания одорантов. Адсорбция одорантов на липидных слоях вызывает изменения текучести мембран клеток, благодаря которым снижается фазный пограничный потенциал, приводя к изменению мембранного потенциала. Мембранный состав разных обонятельных клеток неодинаков. Различные комбинации жиров и белков в мембранах обеспечивает различные сайты адсорбции для пахучих молекул. Относительное количество изменений мембранного потенциала у многих рецепторных клеток в ответ на одорант является характеристикой качества одоранта. Профили реакций на клеточном уровне определяют качество запаха (Kashiwayanagi, Kurihara, 1994).
Возможен и другой механизм обонятельной трансдукции. Так, гистамин, являющийся типичным одорантом для омаров, непосредственно, без вовлечения внутриклеточных сигнальных систем, открывает ионные каналы для хлора (McClintock, Ache, 1989).
Наконец, не все пахучие вещества изменяют проницаемость плазмолеммы, активируя лигандуправляемые ионные каналы. Показано, что у нематод в обонятельных клетках, реагирующих на аттрактанты, нет ионных каналов, открываемых цАМФ. В них обнаружен OSM-9 – новый протеин, сходный с G-белок-регулируемым каналом, а цАМФ-зависимый канал локализуется в мембране обонятельных клеток, реагирующих на реппеленты (Troemel et al., 1997).
Одним из вопросов, интересующих исследователей, является количество путей трансдукции, вовлекаемых в одной и той же клетке. Одни считают, что одорант стимулирует какой-либо один путь (Bockoff et al., 1990; Breer, 1991, 1993), а другие полагают участие по крайней мере трех различных путей (Dionne, 1992).
На основании приведенных фактов можно предположить, что механизмы обонятельной рецепции различных по своим химическим свойствам одорантов не столь единообразны, как принято считать в современной физиологии сенсорных систем.
