Связывание активатора инозитолфосфатной системы с рецептором (R) приводит к изменению его конформации. Повышается сродство рецептора к Gфлс-белку. Присоединение комплекса первичный мессенджер-рецептор к Gфлс-ГДФ снижает сродство афлс-субъединицы к ГДФ и увеличивает сродство к ГТФ. В активном центре афлс-субъединицы ГДФ замещается на ГТФ. Это вызывает изменение конформации субъединицы афлс и снижение сродства к субъединицам βγ, происходит диссоциация Gфлс-белка. Отделившаяся субъединица афлс-ГТФ латерально перемещается по мембране к ферменту фосфолипазе С. Взаимодействие афлс-ГТФ с центром связывания фосфолипазы С изменяет конформацию и активность фермента, возрастает скорость гидролиза фосфолипида клеточной мембраны - фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфа- та (ФИФ2) (рис. 4.14).
Рис. 4.14. Гидролиз фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (ФИФ2)
В ходе реакции образуются два продукта - вторичные вестники гормонального сигнала (вторичные мессенджеры): диацилглицерол, который остается в мембране и участвует в активации фермента протеинкиназы С, и инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3), который, будучи гидрофильным соединением, уходит в цитозоль. Таким образом, сигнал, принятый рецептором клетки, раздваивается. ИФ3 связывается специфическими центрами Са2+- канала мембраны эндоплазматического ретикулума (Э)), что приводит к изменению конформации белка и открытию Са2+-канала. Так как концентрация кальция в ЭР примерно на 3-4 порядка выше, чем в цитозоле, после открытия канала Са2+ по градиенту концентрации поступает в цитозоль. В отсутствие ИФ3 в цитозоле канал закрыт. В цитозоле всех клеток содержится небольшой белок кальмодулин, имеющий четыре центра связывания Са2+. При повышении концентрации кальция он активно присоединяется к кальмодулину, образуя комплекс 4Са2+-кальмодулин. Этот комплекс взаимодействует с Са2+-кальмодулинзависимыми протеинкиназами, другими ферментами и повышает их активность. Активированная Са2+-кальмодулин-зависимая протеинкиназа фосфорилирует определенные белки и ферменты, в результате чего изменяется их активность и скорость метаболических процессов, в которых они участвуют. Повышение концентрации Са2+ в цитозоле клетки увеличивает скорость взаимодействия Са2+ с неактивным цитозольным ферментом протеинкиназой С (ПКС). Связывание ПКС с ионами кальция стимулирует перемещение белка к плазматической мембране и позволяет ферменту вступать во взаимодействие с отрицательно заряженными «головками» молекул фосфатидилсерина (ФС) мембраны. Диацилглицерол, занимая специфические центры в протеинкиназе С, в еще большей степени увеличивает ее сродство к ионам кальция. На внутренней стороне мембраны образуется активная форма ПКС (ПКС? Са2+? ФС? ДАГ), которая фосфорилирует специфические ферменты.
Включение ИФ-системы непродолжительно, и после ответа клетки на стимул происходит инактивация фосфолипазы С, протеинкиназы С и Са2+-кальмодулин-зависимых ферментов. афлс-Субъединица в комплексе с ГТФ и фосфолипазой С проявляет ферментативную (ГТФ-фосфатазную) активность, она гидролизует ГТФ. Связанная с ГДФ афлс-субъединица теряет сродство к фосфолипазе С и возвращается в исходное неактивное состояние, т.е. включается в комплекс αβγ-ГДФ Gфлс-белок). Отделение афлс-ГДФ от фосфолипазы С инактивирует фермент и гидролиз ФИФ2 прекращается. Повышение концентрации Са2+ в цитозоле активирует работу Са2+-АТФаз эндоплазматического ретикулума, цитоплазматической мембраны, которые «выкачивают» Са2+ из цитозоля клетки. В этом процессе принимают участие также Na+/Са2+- и Н+/Са2+-переносчики, функционирующие по принципу активного антипорта. Снижение концентрации Са2+ приводит к диссоциации и инактивации Са2+-кальмодулинзависимых ферментов, а также потере сродства протеинкиназы С к липидам мембраны и снижению ее активности. ИФ3 и ДАГ, образовавшиеся в результате активации системы, могут снова взаимодействовать друг с другом и превращаться в фосфатидилинозитол- 4,5-бисфосфат. Фосфорилированные ферменты и белки под действием фосфопротеинфосфатазы переходят в дефосфорилированную форму, изменяется их конформация и активность.