«Циклические нуклеотиды»

Нуклеотиды, в молекулах которых остаток фосфорной кислоты, связываясь с углеродными атомами рибозы в 5' и 3' положениях, образует кольцо; универсальные регуляторы биохимических процессов в живых клетках.

Циклический 3',5'-аденозинмонофосфат (цАМФ)

Наиболее изучен циклический 3', 5'-аденозинмонофосфат (цАМФ) — белый порошок, хорошо растворимый в воде. цАМФ открыт в 1957 американским биохимиком Э. Сазерлендом с сотрудниками при исследовании механизма активации фермента фосфорилазы печени гормонами глюкагоном и адреналином. В тканях животных и человека цАМФ служит посредником в осуществлении многообразных функций различных гормонов и др. биологически активных соединений (некоторых медиаторов, токсинов, лактинов). У бактерий при недостатке в среде легкоусвояемых соединений, например глюкозы, увеличивается содержание цАМФ в клетке, что приводит к биосинтезу адаптивных (индуцируемых) ферментов, необходимых для усвоения др. источников питания. Уровень цАМФ в клетках сальмонеллы Salmonella thyphimurium определяет будущее попавшего в неё фага (при высокой концентрации цАМФ происходит Лизогенизация культуры бактерий, при низкой — фаг вызывает её Лизис). У миксоамёбы Dictyostelium discoideum цАМФ играет роль аттрактанта (См. Аттрактанты), привлекающего клетки друг к другу. У высших растений цАМФ опосредует влияние Фитохрома на синтез пигментов бетационинов (у Amaranthus paniculatus).

Концентрация цАМФ в тканях млекопитающих очень мала и составляет десятые доли микромоля на 1 кг сырой ткани (10^-7—10^-6 моль). При активации аденилатциклазы, катализирующей биосинтез цАМФ, или блокировании фосфодиэстеразы, осуществляющей гидролиз этого нуклеотида, концентрация цАМФ в клетке быстро увеличивается. Т. о., содержание цАМФ в клетке определяется соотношением активностей этих двух ферментов. Связь между гормоном или др. химическим сигналом (первый «посредник») и цАМФ (второй «посредник») осуществляет т. н. аденилатциклазный комплекс, включающий рецептор, настроенный на определённый гормон (или др. биологически активное вещество) и расположенный на внешней стороне клеточной мембраны, и аденилатциклазу, расположенную на внутренней стороне мембраны. Гормон, взаимодействуя с рецептором, во многих случаях активизирует аденилатциклазу, которая катализирует биосинтез цАМФ. Концентрация цАМФ, образующегося т. о. в клетке, превышает концентрацию действующего на клетку гормона в 100 раз. В основе механизма действия цАМФ в тканях животных и человека лежит его взаимодействие с протеинкиназами — ферментами, активность которых проявляется в присутствии этого нуклеотида (см.схему). Связывание цАМФ с регуляторной субъединицей протеинкиназы приводит к диссоциации фермента и активации его каталитической субъединицы, которая, освободившись от регуляторной субъединицы, способна фосфорилировать определённые белки (в т. ч. ферменты). Изменение свойств этих макромолекул путём фосфорилирования меняет и соответствующие функции клеток. Например, при действии адреналина на клетки печени происходит фосфорилирование двух ферментов — фосфорилазы и гликогенсинтетазы. Фосфорилаза при этом активируется, что приводит к быстрому гидролизу гликогена — запасного вещества печени. Одновременно с началом гидролиза гликогена прекращается его новый синтез, т.к. фермент, участвующий в его образовании, — гликогенсинтетаза при фосфорилировании его протеинкиназами теряет свою активность. Один и тот же гормон, действуя через посредство цАМФ, в разных тканях вызывает различные функциональные ответы, зависящие от особенностей данной ткани. При стрессе, когда потребность в энергии очень велика, мозговой слой надпочечников в повышенном количестве образует гормон адреналин. В печени адреналин обусловливает активное расщепление (фосфоролиз) гликогена, образование фосфорных эфиров глюкозы и выброс в кровь большого количества глюкозы, в жировой ткани — приводит к гидролизу липидов, достигнув сердца, — увеличивает силу сокращения сердечной мышцы, усиливает кровообращение и улучшает питание тканей, осуществляя мобилизацию всех сил организма. цАМФ играет определённую роль в морфологии, подвижности, пигментации клеток, в кроветворении, клеточном иммунитете, вирусной инфекции и др. Некоторые медиаторы, например ацетилхолин, могут ускорять образование др. Ц. н. — 3',5'-гуанозинмонофосфата (цГМФ), который синтезируется в клетке из гуанозинтрифосфата при активации фермента гуанилатциклазы, входящей в гуанилатциклазный комплекс, расположенный в клеточной мембране. Характерно, что многие эффекты цГМФ прямо противоположны эффектам цАМФ. Антагонистические отношения Ц. н. проявляются чаще всего в сложных системах, когда для регуляции клеточной функции требуется разновременная модификация многих белков, осуществляемая согласованным действием попеременно активируемых цАМФ- и цГМФ-зависимых протеинкиназ. У бактерий цАМФ, соединившись с неферментным рецепторным белком, присоединяется к ДНК и позволяет ферменту РНК-полимеразе начать транскрипцию (См. Транскрипция) гена, ответственного за синтез индуцируемого фермента (см. Оперон). Т. о., механизм действия цАМФ у бактерий и в тканях животных и человека принципиально различен. Исследования роли Ц. н. в живых клетках — одно из наиболее быстро развивающихся направлений в биохимии, уже внёсшее существенный вклад в понимание механизмов биологической регуляции на молекулярном уровне.

Лит.: Боннер Дж., Гормоны миксомицетов и млекопитающих, в кн.: Молекулы и клетки, пер. с англ., в. 5, М., 1970; Васильев В. Ю., Гуляев Н. Н., Северин Е. С., Циклический аденозинмонофосфат — биологическая роль и механизм действия, «Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева», 1975, т. 20, № 3; Доман Н. Г., Феденко Е. П., Биологическая роль циклического АМФ, «Успехи биологической химии», 1976, т. 17; Федоров Н. А., Циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ): метаболизм и его биологическая роль, «Успехи современной биологии», 1976, т. 82, в. 1 (4); Sutherland Е. W., Roil Т. W., The properties of an adenine ribonucleotide produced with cellular particles, ATP, Mg⁺⁺ and epinephrine or glucagon, «Journal of the American Chemical Society», 1957, v. 79, № 13; Advances in cyclic nucleotide research, v 1—6 N. Y. Amst., 1972—75.

Е. П. Феденко.

Схема механизма действия цАМФ в клетках животных и растений. АТФ — аденозинтрифосфат; АДФ — аденозиндифосфат; ф_н — фосфат; фф — пирофосфат.

ЦИКЛИЧЕСКИЕ нуклеотиды - нуклеотиды, в которых остаток фосфорной кислоты, связываясь с рибозой в 3 и 5 положениях, образует кольцо; универсальные регуляторы биохимических процессов в живых клетках. Известны аденозинмонофосфат циклический (цАМФ), а также циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) и цитидинмонофосфат (цЦМФ).

ЦИКЛИЧЕСКИЕ НУКЛЕОТИДЫ

нуклеотиды, фосфорный остаток к-рых связан с рибозой в 3'- и 5'-положениях, образуя кольцо; универсальные регуляторы внутриклеточного метаболизма. Открытие Ц. н. (циклический 3',5'-аденозинмонофосфат, или цАМФ, открыт в 1957 Э. Сазерлендом и наиб, подробно изучен) — одно из крупнейших науч. достижений в области исследования мол. механизма действия гормонов. В организме животных цАМФ опосредует действие гормонов, не проникающих внутрь клетки (полипептидных гормонов и катехоламинов), и регулирует множество процессов: синтез и гидролиз гликогена в печени, дифференцировку тканей, кроветворение, тромбоцитоз, явления иммунитета, злокачеств, роста, клеточной проницаемости, мышечное сокращение, секрецию гормонов, транскрипцию, трансляцию и мн. др. В стрессовых ситуациях служит «сигналом голода». Выделяемый в это время корой надпочечников гормон адреналин при посредничестве цАМФ активирует в клетках печени фермент гликогенфосфорилазу. В кровь выбрасывается большое кол-во глюкозы и т. о. удовлетворяется острая потребность организма в источнике энергии. Механизм действия цАМФ в клетке связан с активацией цАМФ-зависимых протеинкиназ (ПК) и по существу сводится к фосфорилированию специфич. белков (в т. ч. ферментов), что приводит к изменению их активности и соотв. функций клетки. Один и тот же гормон в разных тканях вызывает через активацию протеинкиназ фосфорилирование разных белков и обусловливает разные функц. ответы. У гетеротрофных бактерий цАМФ обеспечивает синтез ряда катаболитных ферментов при отсутствии в среде глюкозы, т. е. в условиях голода. Белок, связывающий цАМФ, присоединяется к ДНК и активирует опероны, кодирующие синтез индуцируемых ферментов. Увысших растений свет, поглощаемый фитохромом, активирует аденилатциклазу. Из других Ц. н. известны 3',5'-гуанозинмонофосфат (цГМФ) и 3',5'-цитидинмонофосфат (цЦМФ). Действие цГМФ связано с работой другой независимой системы. Гуанилатциклаза (в осн. растворимый фермент), катализирующая образование цГМФ из гуанозинтрифосфата (ГТФ), активируется соединениями, содержащими или образующими свободно-радикальную группу NO (среди них нитроглицерин и др. лекарств, препараты), а также ненасыщенными жирными к-тами, их гидроперекисями, эндопероксидами простагландинов, свободными гидроксильными радикалами. Действие гормонов на активность гуанилатциклазы не связано с взаимодействием их с соответствующими рецепторами, как это происходит в системе цАМФ. цГМФ выполняет самостоятельную, отличающуюся от цАМФ, роль регулятора разл. процессов клеточного обмена веществ, однако механизм действия и физиол. функция цГМФ остаются невыясненными.

Схема механизма действия гормонов у животных с участием цАМФ. Гормон соединяется с рецептором на внешней стороне клеточной мембраны и при участии N-белка активирует фермент аденилатциклазу (АЦ), локализованную на внутр. стороне мембраны. АЦ катализирует синтез цАМФ из комплекса Mg-АТФ. Образовавшийся цАМФ связывается с ферментом протеинкиназой, в результате чего фермент диссоциирует на регуляторную (Р) и каталитическую (К) субъединицы. К-субъединица фосфорилирует определ. белки, в т. ч. ферменты, увеличивая или снижая их активность, что приводит к изменению соответств. функций клетки. Фосфорилирование К-субъединицей белков хроматина или связывание с ним Р-субъединицы приводит к изменению матричной активности хроматина и пролиферативного статуса клетки. На этапе активации аденилатциклазы гормональный сигнал усиливается в 100 — 1000 раз, а при активации протеинкиназы ещё в 100 раз, т. е. одна молекула гормона может вызвать фосфорилирование 105 молекул белка (каскадное усиление). Действие цАМФ в клетке прекращается при гидролизе его фосфодиэстеразой и дефосфорилировании белков фосфопротеинфосфатазой.

цикли́ческие нуклеоти́ды

нуклеотиды, в которых остаток фосфорной кислоты, связываясь с рибозой в 3\' и 5\' положениях, образует кольцо; универсальные регуляторы биохимических процессов в живых клетках. Известны аденозинмонофосфат циклический (цАМФ), а также циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) и цитидинмонофосфат (цЦМФ).

* * *

ЦИКЛИ́ЧЕСКИЕ НУКЛЕОТИ́ДЫ, нуклеотиды, в которых остаток фосфорной кислоты, связываясь с рибозой в 3" и 5" положениях, образует кольцо; универсальные регуляторы биохимических процессов в живых клетках. Известны аденозинмонофосфат циклический(см. АДЕНОЗИНМОНОФОСФАТ ЦИКЛИЧЕСКИЙ) (цАМФ), а также циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) и цитидинмонофосфат (цЦМФ).

нуклеотиды, в к-рых остаток фосфорной кислоты, связываясь с рибозой в 3' и 5' положениях, образует кольцо; универс. регуляторы биохим. процессов в живых клетках. Известны аденозинмонофосфат циклический (цАМФ), а также циклич. гуанозинмонофосфат (цГМФ) и цитидинмонофосфат (цЦМФ).

ЦИКЛИЧЕСКИЕ НУКЛЕОТИДЫ

ЦИКЛИЧЕСКИЕ нуклеотиды - нуклеотиды, в которых остаток фосфорной кислоты, связываясь с рибозой в 3 и 5 положениях, образует кольцо; универсальные регуляторы биохимических процессов в живых клетках. Известны аденозинмонофосфат циклический (цАМФ), а также циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) и цитидинмонофосфат (цЦМФ).

Большой Энциклопедический словарь. 2000.

Источник: