научная статья по теме МЕХАНИЗМЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ВАКУОЛИ АМЕБЫ AMOEBA PROTEUS: РОЛЬ ФОСФОДИЭСТЕРАЗ ЦИКЛИЧЕСКИХ НУКЛЕОТИДОВ Математика

Текст научной статьи на тему «МЕХАНИЗМЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ВАКУОЛИ АМЕБЫ AMOEBA PROTEUS: РОЛЬ ФОСФОДИЭСТЕРАЗ ЦИКЛИЧЕСКИХ НУКЛЕОТИДОВ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 414, № 1, с. 130-132

= ФИЗИОЛОГИЯ

УДК 615.357:616.61-085-06

МЕХАНИЗМЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ВАКУОЛИ АМЕБЫ AMOEBA PROTEUS: РОЛЬ ФОСФОДИЭСТЕРАЗ ЦИКЛИЧЕСКИХ НУКЛЕОТИДОВ

© 2007 г. Я. Ю. Багров, Н. Б. Манусова

Представлено академиком В.Л. Свидерским 07.12.2006 г. Поступило 07.12.2006 г.

Ранее нами было установлено, что циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) у амебы А.ргОеш выступает не только в роли вторичного мессен-джера, но и в качестве лиганда собственных рецепторов, расположенных на наружной поверхности мембраны. Как показали наши исследования, эти рецепторы относятся к аденозиновому типу А2 [1]. Внутриклеточные пути передачи сигнала от рецепторов цАМФ были изучены преимущественно у Dictiostelium discoideum [2]. Согласно этим исследованиям экстрацеллюлярный цАМФ способен активировать аденилатциклазу (АС) с образованием внутриклеточного цАМФ, который, выходя из клетки, может в свою очередь оказывать действие на рецепторы наружной мембраны [3]. Таким образом, создается весьма сложная картина внутриклеточной регуляции. Как известно, у позвоночных в отличие от простейших цАМФ прежде всего выступает в роли вторичного посредника многих гормонов, в частности, аргинин-вазопрессина (АВП). У амеб функция цАМФ как вторичного мессенджера изучена недостаточно. В частности, нет доказательств того, что он является вторичным посредником активации сократительной вакуоли, вызванной АВП. Аналогичным действием на сократительную вакуоль, которая является у амебы органом водно-солевого гомео-стаза, по нашим данным, обладает форсколин, который у позвоночных специфически активирует АС [1, 4]. Однако убедительных доказательств подобного действия форсколина на АС у амеб нет. Эффективным инструментом исследования роли внутриклеточного цАМФ в регуляции активности сократительной вакуоли могут быть ингибиторы фосфодиэстеразы циклического аде-нозинмонофосфата (ФДЭцАМФ), которые должны увеличивать содержание цАМФ в клетке. Данные о действии подобных веществ на А. рго-

teus отсутствуют. В настоящем исследовании мы использовали ролипрам и запринаст, которые являются селективными ингибиторами IV и V типов ФДЭцАМФ соответственно [5, 6]. Использование АВП и форсколина на фоне ингибиторов ФДЭцАМФ позволяет установить, связан ли эффект форсколина с увеличением содержания цАМФ в клетке.

Для этого мы попытались ответить на следующие вопросы:

1) играет ли внутриклеточный цАМФ роль в регуляции спонтанной активности сократительной вакуоли амебы А. р1^еш;

2) имеются ли различия в системе передачи сигнала от рецепторов АВП и цАМФ, расположенных на наружной поверхности мембраны амебы;

3) связано ли стимулирующее действие форсколина на сократительную вакуоль амебы А. ргОеш с активацией АС и накоплением внутриклеточного цАМФ. В этой связи важно отметить, что экзогенный цАМФ, использованный нами, не проникает в клетку и не может расщепляться ФДЭцАМФ.

Опыты проведены на культуре пресноводных свободно живущих амеб А. р10еш по стандартной схеме, описанной нами ранее [1].

Как видно из рис. 1, ингибиторы ФДЭцАМФ IV и V типов ролипрам и запринаст соответственно оказывают дозозависимое влияние на частоту сокращений вакуоли амебы А. р1^еш.

Действие АВП, цАМФ и форсколина изучалось в присутствии ингибиторов ФДЭцАМФ в концентрации, которая сама по себе не оказывает влияния на частоту спонтанных сокращений вакуоли (рис. 1).

Как видно из табл. 1, оба ингибитора ФДЭцАМФ, не влияя на эффект АВП, снимают действие цАМФ. Эффект форсколина потенцирует только ингибитор ФДЭцАМФ V типа - запринаст. Из полученных данных следует, что форсколин действительно стимулирует сокращение вакуоли амебы А. р1^еш за счет внутриклеточного увеличения содержания цАМФ. Подавление аналогичного

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова

Российской Академии наук, Санкт-Петербург

МЕХАНИЗМЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ

131

30 25 20 15 10

0 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3

Концентрация, М

Рис. 1. Влияние на частоту сокращений вакуоли А. proteus запринаста, ингибитора ФДЭцАМФ V типа (1), ролипрама, ингибитора ФДЭцАМФ IV типа (2). По вертикали - частота сокращений вакуоли, усл. ед. По горизонтали - концентрация исследуемых веществ в инкубационной среде.

эффекта экстрацеллюлярного цАМФ заприна-стом может быть связано с десентисизацией экс-трацеллюлярных рецепторов при накоплении внутриклеточного циклического нуклеотида [2]. Отсутствие влияния ингибиторов ФДЭцАМФ на эффект АВП можно объяснить тем, что цАМФ не является единственным внутриклеточным посредником действия вазопрессина.

Согласно литературным и нашим данным альтернативным вторичным посредником АВП может быть протеинкиназа С (ПКС) [8, 9]. Для исследования роли ПКС в стимулирующем действии на сократительную вакуоль амебы мы использовали специфический блокатор ПКС - стауроспорин. Как видно из рис. 2, стауроспорин блокирует эффект АВП и в то же время потенцирует аналогичный эффект цАМФ. Это свидетельствует о том, что ПКС является вторичным посредником действия АВП на сократительную вакуоль. Потенцирование эффекта цАМФ может указывать на то, что внутриклеточный цАМФ является единственным посредником экзогенного цАМФ, который, как мы уже указывали, не проникает в клетку.

35 30 25 20 15 10 5 0

Í1

rii

rí~i

r^i

fin

ríl

_I___I___I___I___l_l__I

1 2 3 4 5 6

Рис. 2. Влияние АВП и цАМФ на частоту сокращений вакуоли А. proteus в присутствии стауроспорина, ингибитора протеинкиназы С. По вертикали - частота сокращений вакуоли, усл. ед. 1 - инкубационная среда (контроль). Инкубационная среда содержит: 2 - стауроспорин 10-9 М, 3 - АВП 10-6 М, 4 - стауроспорин 10-9 М + АВП 10-6 М, 5 - цАМФ 10-6 М, 6 - стауроспорин 10-9 М + цАМФ 10-6 М.

Очевидно также, что ПКС оказывает тормозящее действие на эффект внеклеточного цАМФ. Это указывает на конкурентные отношения между протеинкиназой С и аденилатциклазой, которую активирует экстрацеллюлярный цАМФ [2].

Отсутствие потенцирующего влияния запринаста и ролипрама на эффект АВП не свидетельствует о том, что цАМФ не является вторичным мессенджером этого гормона. Наше предыдущее исследование на мочевом пузыре лягушки R. temporaria и амебы A. proteus показывает, что сигнальные системы, связанные с АВП, могут функционировать в различных режимах, используя то ПКС, то АС [10]. Кроме того, в нашей предыдущей работе имеется косвенное доказательство участия цАМФ в активирующем действии АВП на сократительную вакуоль [1]. Было показано,

Таблица 1. Влияние АВП, цАМФ и форсколина на частоту сокращений вакуоли А. рго1еш в присутствии ролипрама - ингибитора ФДЭ IV типа или запринаста - селективного ингибитора ФДЭ V типа

Исследуемое вещество Частота сокращений вакуоли (M ± м), усл. ед. Достоверность различия средних по сравнению с контролем

АВП 10-5 М (контроль) 23.4 ± 0.97

Ролипрам 10-5 М + АВП 10-5 М 21.7 ± 1.45 <0.67 NS

Запринаст 0.5 ■ 10-6 М + АВП 10-5 М 22.3 ± 1.11 <0.72 NS

цАМФ 10-5 М (контроль) 25.4 ± 0.83

Ролипрам 10-5 М + цАМф 10-5 М 17.7 ± 1.05 >0.004

Запринаст 0.5 ■ 10-6 М + цАМФ 10-5 М 19.0 ± 0.39 >0.007

Форсколин 10-5 М (контроль) 21.2 ± 0.69

Ролипрам 10-5 М + форсколин 10-5 М 19.9 ± 1.05 <0.59 NS

Запринаст 0.5 ■ 10-6 М + форсколин 10-5 М 24.0 ± 0.48 >0.013

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 414 < 1 2007

9*

132

БАГРОВ, МАНУСОВА

что цАМФ в подпороговой концентрации снимает активирующее действие АВП на вакуоль. Этот факт можно объяснить описанными в литературе антагонистическими отношениями между экстра-целлюлярным и интрацеллюлярным цАМФ [13].

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что фосфодиэстеразы цАМФ IV и V типов принимают участие в регуляции спонтанной активности сократительной вакуоли амебы A. proteus. Есть сведения, полученные на позвоночных, согласно которым ФДЭцАМФ V типа, ингибируе-мая запринастом, преимущественно расщепляет цГМФ [11]. Мы нашли в литературе лишь одно указание на способность запринаста подавлять активность ФДЭцАМФ I типа, расщепляющей цГ-МФ у представителя простейших Plasmodium falciparum [12]. Однако факт усиления эффекта фор-сколина запринастом свидетельствует о том, что последний способствует именно накоплению цАМФ, поскольку форсколин известен в качестве активатора аденилатциклазы, а не гуани-латциклазы [4]. Впрочем, вопрос может оказаться более сложным, учитывая многообразные связи между внутриклеточными нуклеотидами [13]. Согласно нашим предварительным данным добавление цГМФ в среду инкубации амеб вызывает дозозависимое увеличение частоты сокращений вакуоли, т.е. производит эффект, аналогичный действию цАМФ.

Итак

1) ФДЭ циклических нуклеотидов IV и V типов принимают участие в регуляции спонтанной и стимулированной активности сократительной вакуоли амебы A. proteus.

2) С помощью ингибиторов ФДЭ циклических нуклеотидов показано, что форсколин стимулирует сократительную вакуоль A. proteus, увеличи-

вая содержание цАМФ во внутриклеточной среде амебы.

3) Обнаружено, что экстрацеллюлярный цАМФ увеличивает частоту сокращений вакуоли путем стимуляции образования цАМФ в клетке. Аналогичный эффект АВП обусловлен не только активацией аденилатциклазы, но и протеинциклазы С.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Багров Я.Ю., Манусова Н.Б, Никитина E.P. // ДАН. 2002. Т. 386. № 4. С. 559-561.

2. Van Haastert PJ. // Experientia. 1995. V. 51. № 12. P. 1144-1154.

3. Van Haastert PJ. // J. Biol. Chem. 1987. V. 262. № 16. P. 7700-7704.

4. Insel PA, Ostrom R.S. // Cell. and Mol. Neurobiol. 2003. V. 32. № 3. P. 305-314.

5. Zhu J., Mix T, WinbladB. // CNS Drug Rev. 2001. V. 7. № 4. P. 387-398.

6. Kulkarni S.K., Patil C. S. // Methods Find Exp. Clin. Pharmacol. 2004. V. 26. № 10. P. 789-799.

7. Bagrov Ya. Yu, ManusovaN. B, Nikitina E. R. // Protistology. 2003. V. 3. № 1. P. 4-6.

8. Багров Я.Ю, Манусова Н.Б. Тезисы докладов VII Всероссийской конференции "Нейроэндокри-нология-2005". М., 2005. Р. 16-17.

9. Yorio Т., Satumtira N. // Biol.Cell. 1989. V. 66. № 1/2. P. 7-12.

10. Багров Я.Ю, Манусова Н.Б. // Журн. эволюц. биохимии и физиологии. 2005. Т. 41. № 6. С. 562-565.

11. Burn

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»