Завершение процессов биосинтеза

Так как конвертазы экспрессируются тканеспецифично, то и набор продуктов процессинга ПОМК в передней доле гипофиза, средней доле гипофиза и структурах мозга существенно различен.

ГипофизВ зависимости от химической природы сигнального соединения, его секреция (экзоцитоз) может предшествовать конечным этапам биосинтеза (при внеклеточном процессинге предшественников белково-пептидных сигнальных соединений), быть непосредственно сопряжена с биосинтезом (липофильные соединения), связана с конечным этапом биосинтеза (тиреоидные гормоны) или относительно автономна от биосинтеза (моноамины, белково-пептидные гормоны).

Для большинства сигнальных соединений характерно их запасание в секреторных пузырьках и секреторных гранулах (пузырьки с электроноплотным содержимым) в виде предшественников или зрелых молекул. Таким образом, одной из функций секреторных пузырьков в ряде случаев является завершение процессов биосинтеза сигнальных соединений. Секреторные пузырьки и секреторные гранулы могут происходить из комплекса Гольджи или эндоплазмати-ческого ретикулума и иметь разный состав. Механизмы запасания включают активный транспорт соединений против их концентрационного градиента и удержание в секреторном пузырьке до момента секреции. В случае низкомолекулярных сигнальных соединений (моноаминов, ацетилхолина, нейромедиаторных аминокислот) перемещение в гранулы (синаптические пузырьки) осуществляется с помощью специфических транспортёров, работающих как обменники на протоны. Движущей силой этого процесса является трансмембранный протонный градиент, создаваемый Н+-АТФазой, встроенной в мембрану секреторного пузырька. Клонировано 2 трансмембранных везикулярных транспортёра моноаминов [VMAT1 и VMAT2 (vesicular monoamine transporter)], наиболее существенное различие между которыми заключается в сродстве к гистамину.

Сигнальные соединения

Эти белки 12 раз пронизывают мембрану так, что их N- и С-концы обращены в цитоплазму клетки. Белки могут дифференциально экспрессироваться в разных клетках или находиться в пределах одного секреторного пузырька. Клонированы отдельные транспортёры для ацетилхолина и ГАМК/глицина, а также 3 транспортёра для глутаминовой кислоты. Эти транспортёры отличны от переносчиков аминокислот плазматической мембраны, работа которых энергетически обеспечивается №+/К+-АТФазой. Поступление белково-пептидных сигнальных соединений в секреторные пузырьки, по-видимому, происходит параллельно с их процессингом в эндоплазматическом ретикулуме и комплексе Гольджи; в соответствии с этими различиями в локализации различают два пути секреции: конститутивный (секреция по мере биосинтеза) и регулируемый (секреция под действием стимула), причём в одной клетке одно и то же соединение может секретироваться двумя путями. Вклад двух путей в секрецию разных соединений и в разных типах клеток может существенно различаться.

Внутри секреторного пузырька сигнальные соединения могут находиться в форме комплексов с другими соединениями (например, катехоламины — с АТФ, инсулин — с цинком). В секреторных пузырьках многих нейроэндокринных клеток обнаружены кислые растворимые белки семейства хромогранинов, или секретогранинов. Полагают, что эти белки участвуют в процессинге, сортировке и секреции сигнальных соединений и секретируются вместе с ними в регулируемом пути секреции. Кроме того, хромогранины служат предшественниками ряда биологически активных пептидов (вазостатинов 1 и 2, панкреастатина, секретонейрина и ряда других). Возможно, некоторые из этих пептидов опосредуют ингибирующее действие хромогранинов на секрецию.

Повышение уровня внутриклеточных ионов кальция

В большинстве случаев непосредственным стимулом к секреции служит повышение уровня внутриклеточных ионов кальция (Са2+), происходящее, например, в результате открытия кальциевых каналов при деполяризации клетки под действием нервного раздражителя (как в случае хромаффинных клеток надпочечников) или высвобождения из внутриклеточных депо/поступления извне при действии ряда гормональных стимулов. При этом происходит активация энергозависимых систем внутриклеточного транспорта секреторных пузырьков, включающая микротрубочки и микрофиламенты, а также индукция взаимодействия пузырьков с плазматической мембраной. В ряде случаев происходит агрегация секреторных пузырьков. Взаимодействие с плазматической мембраной осуществляется с участием группы белков с общим наименованием SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein attachment protein receptors — Рц белка прикрепления растворимого, чувствительного к N-этилма-леимиду гибридного белка), связанных с мембраной пузырьков (v-SNARE) и плазматической мембраной (t-SNARE). В адипоцитах в качестве V-SNARE выступает VAMP-2 (vesicle-associated membrane protein — ассоциированный с секреторными пузырьками мембранный белок), а роль t-SNARE выполняют синтаксин-4 и SNAP-23 (synaptosome-associated protein — белок, ассоциированный с синап-тосомами). Взаимодействие между v-SNARE и t-SNARE регулирует ряд других белков (например, синаптофизин).

Различают экзоцитоз с дегрануляцией и без неё. В первом случае секреторный пузырёк или секреторная гранула полностью покидает клетку (пример — секреция гистамина тучными клетками), тогда как во втором случае мембрана пузырька сливается с плазматической мембраной и после высвобождения содержимого может быть повторно использована. Такая рециклизация мембраны пузырька может происходить несколькими путями, включая её быстрое (в течение нескольких секунд) вырезание в неизменённом виде и немедленное наполнение новой порцией сигнального соединения, а также более медленное перемещение в окаймлённые ямки с последующим вырезанием, превращением в эндосому и удалением окаймляющего клатрина.