Природа светочувствительности часовых белков
Отличия живых организмов от косных тел.
v открытая т/д система,
v обменивается с окрсредой Е, веществом и Т;
v несправедливость второго начала термодинамики для биосистем;
Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая, что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не может равняться абсолютному нулю (невозможно построить замкнутый цикл, проходящий через точку с нулевой температурой).
o Обойти его запрет позволяют:
o Сопряжение необратимых и обратимых т/д процессов;
o наличие собственных источников Е и Инф; использование диссипатированной Е и ее структурирование;
o способность к саморегуляции или поддержанию гомеостазиса – состояния с миним/опт уровнем энтропии;
o способность к рождению, движению, изменчивости, размножению, смерти,
o асимметрия
Косное вещество - небиогенные минералы и горные породы, образовавшиеся (в основном) :
- или глубже биосферы;
- или в пределах биосферы на глубине нескольких километров без участия живого вещества.
Временная структура организма. Компоненты.
a) Эндогенные Генераторы временных процессов;
Эндогенные генераторы временных процессов – структуры, функциональная активность которых приводит к генерации временных процессов. Различают молекулярные и клеточные осцилляторы, тканевые водители ритма, таймеры физиологических систем, различающиеся по темпоральным характеристикам генерируемых временных процессов, свойствам и функциям.
|
|
|
b) Временные процессы (их совокупность формирует Тэндогенное);
c) Механизмы субъективного времени
Типы Т-процессов
• А. Асимметричные:
• 1. Направленное время («стрела времени»)
• 2. Монофазные процессы
• 3. Тенденции
• Б. Симметричные:
• 1. Циклы
• 2. Ритмы
Типы молекулярно-клеточных осцилляторов. Функции осцилляторных ионных каналов.
Генераторы эндогенного времени.
Клеточно-молекулярные осцилляторы:
· Молекулярные осцилляции
· Ионные каналы-осцилляторы
· Белки часовых генов
Осцилляторные ионные каналы
HCN1-4 каналы.
В фоторецепторах сетчатки HCN1 каналы усиливают сигнал о воздействии света, действуя как фильтр.
Активируются при:
- гиперполяризации ПЛМ
- росте концентрации цАМФ
- росте температуры
Ингибируются при:
- протонировании (ацидозе)
Периодически повторяющийся высокочастотный разряд важен для:
- транспорта и выделения нейропептида
- поддержания определенного, относительного постоянного, уровня возбудимости НЦ , на фоне которого облегчается выделение информативного сигнала
|
|
|
- формирования и поддержания реперной или уставной точки (setpoint)
Функции белков часовых генов.
· Period (Per1, Per2, Per3)
· Cryptochrom (Cry 1, Cry2)
· Clock (CircadianLocomotorOutputCyclesKaput, его функциональный дублер белок Npas2, он же Mop4)
· Bmal (Вrain and Muscle Arnt-like protein 1, онже Arnt1 или Mop3).
Свойства PAS-домена:
• Активируется светом, О2 (как а/о), NO, СО, магнитным полем –передает на bHLH домен—cвязь с ДНК (у мл-х);
• У прокариотPAS– передает на домен His-киназы или фосфодиэстеразы.
• PAS А – в ТФ; PAS В – в белках ИК, фосфодиэстеразах, PAS-сод-х РК (инс), HIF1α и HIF1β. В молекуле Bmal 1 сод PAS А и В.
Через PAS доменысlock-белкивзаимодействуютмеждусобойсобразованиемгетеродимерныхкомплексов Per1/Cry1, Per2/Cry2, объединенныхвтетрамер, а Clock или NPAS2 с Bmal1 образуютгетеродимер Clock/Bmal1, которыйпредставляетэффекторноезвено clock-осциллятора;
Per1/Cry1-Per2/Cry2 – регуляторное звено, определяющее длительность задержки в обратной связи для подстройки к 24-часовому ритму.
Функции clock-белков:
• Сry – cенсор голубого и зеленого света, магнитного поля:Фото-индуцированнаяфлавин-триптофан радикальная пара в молекуле Cry
• Per –подавление активности Bmal-1 и прямое подавление генов per и cry после образования PER-комплекса , включающего РНК-геликазы DDX5 и DHX9, большую субъединицу активной РНК полимеразы II, пре-мРНКPer и Cry, а также геликазу SETX.
|
|
|
Последовательное взаимодействие компонентов PER-комплекса способствует терминации транскрипции генов рer и сryи препятствует ее ре-инициации, т.е. ограничивает длительность транскрипции как Т- процесса.
PER2- кофакторRev-erba (-), RORa (+) возд-я на транскрипцию гена bmal-1 через RRE промотора.
Эффекторные функции белков часовых генов:
• регуляция обмена веществ и энергии и формирование циркадианных ритмов (ЦР)метаболизма;
• формирование (ЦР) двигательной активности, сна и бодрствования;
• взаимодействие с другими клеточно-молекулярными осцилляторами ЦР;
• участие в регуляции и запуске других типов ритмов(ультрадианных, лунных, цирканнуальных);
• регуляцию на клеточном уровне других типов
Т-процессов: направленного времени (через апоптоз) и клеточных циклов. (связь Т, Е, М)
Ретино-гипоталамо-гипофизарная система и эпифиз в формировании циркадианных и цирканнуальных ритмов. Общие черты:
- активность
· клеточных осцилляторов,
· clock-белков и HCN-каналов,
· светочувствительных белков, спектр к-рых в клетках сетчатки >>: clock-белки, фотопигменты: родопсинызрРц и меланопсинсветочувст-х гангл нейронов (ipRGCs);
|
|
|
-перекрывающийся набором НТМ, среди которыхдопамин, глутамат, РАСАР и VIP.
Природа светочувствительности часовых белков.
Обе зрительные системы сетчатки, фоторецепторная и «меланопсиновая» участвуют не только в подстройкек циркадианному и сезонному ритму освещенности, но также, в условиях засветки глаза, играют роль в определении начала (точки отсчета настоящего времени) и длительности поступления информации об измененном уровне освещенности.
Нейрохимическая гетерогенность нейронов СХЯ и его афферентных входов направлена прежде всего на формирование и гибкую регуляцию параметров Са2+-волны, распространяющейся по сети нейронов циркадианного пейсмекера от зоны входа к выходу ядра благодаря щелевым контактам между нейроцитами.
Важной функцией такой Са2+-волны может быть синхронизация процессов, связанных с распространением возбуждения и экзоцитозом
глутамата и пептидов.
На примере системы сетчатка – СХЯ очевидно, что на уровне данного тканевого пейсмекераблагодаря межклеточным и межструктурным прямым и обратным связям появляется способность не только синхронизироватьгенераторы разных уровней организма и генерируемые ими Т- процессы, но также подстраивать их к уровню освещениякак источнику экзогенной энергии и оценивать длительность светового дня.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 174; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!