С Б О Р Н И К

Кулинария, Народная медицина, Здоровье

Белок принимает информацию

Автор admin Опубликовано: Январь - 19 - 2013

 

Журнал «Здоровье»  № 5 1976 г.

 

М.А. Островский -  доктор биологических  наук

Удивительная способность наше­го организма  воспринимать и анали­зировать информацию, поступающую из внешнего мира, а также сигналы о со­стоянии внутренних органов  и систем,  давно привлекала  внимание исследова­телей. Но лишь в последние годы уда­лось в какой-то мере постичь интимные клеточные  и молекулярные механизмы, обеспечивающие осуществление этой  важной жизненной функции. В этой об­ласти физиологии, биохимии, биофизи­ки наметился  первый успех.

В частности, удалось установить, что  вся  «сигнальная система» нашего орга­низма функционирует благодаря специ­фическим рецепторным (от  латинского recipio—воспринимаю) белкам. Одни из них принимают и преобразуют сигналы из внешней среды — звуковые, свето­вые, обонятельные, вкусовые

и т. д.

 

Другие специализированы на  «внутрен­ней сигнализации»: они осуществля­ют  восприятие сигналов, которые по­сылают друг другу клетки нашего организма..

На примере  восприятия светового сигнала проследим за работой рецеп­торных белков.

Как мы видим? «Разумеется,  глаза­ми», — не задумываясь, ответит  каждый. Но он будет прав  лишь отчасти. Ибо  видим мы скорее мозгом: зрительные  картины внешнего мира формируются  в зрительном центре в коре больших по­лушарий головного мозга. Но посылает туда информацию, конечно, глаз. Слож­ная оптическая система глаза  прелом­ляет лучи света таким образом, что они попадают на сетчатку. Здесь световой сигнал принимают светочувствитель­ные  рецепторные белки — зрительные пигменты, которые находятся  в зритель­ных клетках сетчатки глаза.

 

В зрительных  клетках — палоч­ках содержится пигмент родопсин: он определяет их  высокую светочувстви­тельность. Палочки обеспечивают наше ночное, сумеречное зрение. А многооб­разием красок мы обязаны другим клет­кам сетчатки — колбочкам. Роль рецеп­торного белка  в них играет иодопсин.

Интенсивное изучение строения зри­тельных пигментов началось после того, как их научились экстрагировать, то есть выделять. Оказалось, что их основ­ное свойство — способность изменять структуру под  действием света. Доста­точно одного кванта видимого света, чтобы началась перестройка молекулы родопсина. Этот процесс называют обесцвечиванием: при этом родопсин из розового становится желтым..

 

Обесцве­чивание идет через несколько стадий, и одна из них  запускает внутриклеточные реакции, которые преобразуют свето­вой сигнал в электрический, назы­ваемый нервным фоторецепторным сигналом.

Вся длинная цепь реакций, начиная от поглощения света молекулой родоп­сина и кончая  возникновением фоторе­цепторного сигнала, проходит за тысяч­ные доли секунды. Поистине в мгнове­ние ока!

Фоторецепторный сигнал, рожденный перестройкой молекулы родопсина, рас­пространяется по наружной мембране палочки и достигает ее синаптического окончания. Здесь,  в мельчайших пу­зырьках, находится своеобразный  хими­ческий передатчик информации — меди­атор. Он-то и понесет сообщение следу­ющей нервной клетке сетчатки, в мем­брану которой  встроен специфический рецепторный белок, воспринимающий  данный медиатор.

 

В результате их  вза­имодействия совершается трансформа­ция химического сигнала  в электриче­ский. Чередуясь, цепочка сигналов (хи­мический — электрический — химиче­ский и т. д.) достигает зрительного центра, и мы видим окружающие пред­меты. Такой механизм передачи информа­ции характерен отнюдь не только для нервных клеток зрительной системы. Таким  же способом общаются между собой нейроны, нервные и мышечные, нервные и железистые клетки и т. д.

Общение происходит в месте  контакта  этих клеток — синапсах. Механизм  си­наптической передачи принципиально  всюду одинаков. Под  воздействием при­ходящего электрического (нервного) им­пульса  в синаптическую щель выделя­ется химическое вещество — медиатор. Пересекая  щель, медиатор доходит до постсинаптической мембраны следу­ющей клетки и (вот оно, ключевое событие в механизме синаптической пе­редачи!) взаимодействует с встроенным  в нее рецепторным белком.

В зависимости от природы  клеток  в роли медиаторов  выступают различные химические вещества: ацетилхолин, норадренапин, глицин, серотонин и дру­гие. И для каждого медиатора существу­ет свой рецепторный белок, восприни­мающий его специфическим образом. Например, химическим передатчиком в нервно-мышечном синапсе  работает ацетилхолин, а белком-рецептором, со­ответственно, холинорецептор. Этот ре­цепторный белок в значительной мере помог исследователям  понять механизм преобразования в синапсе химического (ацетилхолинового) сигнала  в электри­ческий. «Охота» за холинорецептором  нача­лась в конце сороковых годов нашего века. Именно охота, потому что выде­лить этот белок  в пробирку не удава­лось долгое время.

 

И  вот почему. Зри­тельный пигмент  родопсин имеет  розо­вую окраску. Поэтому хотя получать его из палочек тоже непросто, но уж если получили, то можно быть уверенным, что в пробирке именно он-родопсин. Холинорецептор же, как и многие другие белки, бесцветный и «особых примет» не имеет. Значит, его надо каким-то образом пометить. Но каким? Поиски надежной метки растянулись на годы. Много сил отдали этой пробле­ме советские и зарубежные ученые. «Лед тронулся» в 1970 году: почти одновременно в нескольких лаборато­риях мира независимо друг от друга исследователи нашли «метку». Ею стали радиоактивные молекулы нейроток­синов,  выделенные из яда самых ядови­тых змей. Эти нейротоксины оказались тем  крючком, на который удалось нако­нец зацепить холинорецептор и выта­щить его из постсинаптической мембра­ны.

 

После отщепления нейротоксина холинорецептор  восстанавливает свою способность функционировать, и его можно использовать для эксперимента..  О последних достижениях в изучении холинорецептора говорилось на V Меж­дународном биофизическом конгрессе, который проходил в Копенгагене в авгу­сте 1975 года. Из докладов специали­стов явствовало, что в институтах и лабораториях мира идет неустанный на­учный поиск, накапливаются все новые и новые сведения о рецепторных бел­ках. В частности, французским  исследо­вателям удалось не только выделить в пробирку весьма чистый холинорецеп- торный белок, но и встроить его затем  в искусственную мембрану. Эта удобная  экспериментальная модель мембраны нервной клетки позволит детально проследить за теми перестройками, ко­торые происходят с рецепторным бел­ком при его взаимодействии с ацетилхолином. Чем же объяснить столь пристальное внимание ученых к этому и другим ре­цепторным белкам?

Рецепторный белок—это тот незаме­нимый  винтик, без которого не может работать сложнейшая сигнальная систе­ма нашего организма. Например, если в палочках сетчатки содержится недоста­точно родопсина, светочувствитель­ность глаза снижается: ухудшается зре­ние. Изучить строение и функции рецеп­торных белков — значит ответить на многие и многие вопросы, стоящие се­годня перед теоретической и практиче­ской медициной. Исследователи наде­ются, что дальнейшее проникновение в интимные механизмы деятельности ре­цепторных белков поможет  вскрыть первопричины многих заболеваний нервной, эндокринной и других систем организма, создать новые лекарствен­ные препараты.

Вот почему ученые разных специаль­ностей: физиологи, биохимики, биофи­зики — объединили свои усилия для изу­чения механизма восприятия, преобра­зования и передачи сигналов в организ­ме. Цель их работы — познать природу основных жизненных процессов, поз­нать человека на благо человека. На главную страницу

 

 

рассказать друзьям и получить подарок
Получайте новые статьи прямо себе на почту. Заполните форму. Нажмите кнопку "Получать статьи"
Ваш e-mail: *
Ваше имя: *

Share this post for your friends:
Friend me:

Написать комментарий