Druzí poslové

Druzí neboli sekundární poslové (anglicky second messengers) jsou malé, neproteinové, ve vodě rozpustné molekuly. Označují se druzí, protože první posel je signální molekula, která se váže na receptorový protein. Jsou součástí přenosu signálu v dráhách zahajovaných jak receptory spojenými s G-proteinem, tak enzymotropními receptory. Vznikají z lehce dosažitelných substrátů a mají krátký biologický poločas. Mezi druhé posly patří cAMP, kalciové kationty, cGMP, inositol-1,4,5-trisfosfát, diacylglycerol, fosfatidylinositol-3,4,5-trisfosfát a další. S výjimkou kalciových kationtů jsou druzí poslové syntetizováni specifickými enzymy po stimulaci membránových receptorů. Následně aktivují proteinkinázy, které fosforylují aminokyseliny serin nebo threonin v různých intracelulárních proteinech. Fosforylace mění aktivitu těchto proteinů ve smyslu aktivace nebo inhibice. Aktivita druhých poslů je omezená a jsou degradovány různými enzymy.

Druhý posel	Substrát	Enzym	Efektor	Degradace
cAMP	ATP	adenylátcykláza (AC)	proteinkináza A (PKA)	fosfodiesterázy (PDE)
cGMP	GTP	guanylátcykláza (GC)	proteinkináza G (PKG)	fosfodiesterázy (PDE)
kalciové kationty (Ca2+)	–	uvolnění z ER po stimulaci IP3	kalmodulin	zpětná resorpce do ER pomocí Ca2+ ATP-ázy
inositol-1,4,5-trisfosfát (IP3)	fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát (PIP2)	fosfolipáza C (PLC)	proteinkináza C (PKC)	fosfatázy – defosforylace na inositol
diacylglycerol (DAG)	fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát (PIP2)	fosfolipáza C (PLC)	proteinkináza C (PKC)	lipázy – vznik glycerolu a volných mastných kyselin
fosfatidylinositol-3,4,5-trisfosfát (PIP3)	fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát (PIP2)	fosfatidylinositol-3-kináza (PI3K)	proteinkináza B (PKB)	fosfatáza PTEN – odštěpení fosfátu v poloze 3

cAMP

Cyklický adenosinmonofosfát (cAMP)

Cyklický AMP je tvořen z ATP enzymem adenylátcyklázou, která je zakotvena v cytoplazmatické membráně a aktivuje se přes G-protein po vazbě signální molekuly na membránový receptor. cAMP pak přenáší signál z cytoplazmatické membrány k metabolickým pochodům v cytoplazmě. Přenosová molekula následující cAMP je obvykle proteinkináza A (cAMP-dependentní proteinkináza), která fosforyluje další proteiny. PKA-regulované proteiny se podílejí například na řízení metabolismu sacharidů a lipidů, transportu vody a iontů v ledvinách atd. cAMP nepřetrvává v buňce dlouho a je přeměněn fosfodiesterázou na AMP (adenosinmonofosfát).

cGMP

Cyklický guanosinmonofosfát (cGMP)

Vzniká obdobně jako cAMP, tj. je tvořen enzymem guanylátcyklázou z GTP. Guanylátcyklázová aktivita je aktivována např. atriovým natriuretickým peptidem (ANP). cGMP aktivuje proteinkinázu G (cGMP-dependentní proteinkinázu), která fosforyluje cílové proteiny. Signální transdukci zahrnující cGMP využívají např. tyčinky v oční sítnici nebo buňky hladké svaloviny kavernózních těles penisu.

Druzí poslové odvození z fosfatidylinositol-4,5-bisfosfátu

Fosfatidylinositolová dráha

Fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát (PIP₂, též PtdIns(4,5)P₂) je fosfolipid nacházející se v cytoplazmatické membráně. Z fosfatidylinositol-4,5-bisfosfátu mohou být syntetizováni druzí poslové, kteří ovlivňují 2 odlišné proteinkinázy.

Fosfatidylinositol-3,4,5-trisfosfát

Fosfatidylinositol-3,4,5-trisfosfát (PIP₃, též PtdIns(3,4,5)P₃) je syntetizován fosforylací PIP₂ enzymem fosfatidylinositol-3-kinasou (PI3K). Zůstává vázán ve vnitřním listu cytoplazmatické membrány a zde aktivuje fosfatidylinositol-dependentní kinasu 1 (PDK1), která fosforyluje (a tím aktivuje) proteinkinázu B. Proteinkináza B (PKB, též nazývaná AKT) fosforyluje proteiny regulující proliferaci, buněčný cyklus a apoptózu.

Diacylglycerol a inositol-1,4,5-trisfosfát

Signální molekula se naváže na receptor, a to vede k aktivaci enzymu fosfolipázy C, který štěpí fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát na 1,2-diacylglycerol (DAG) a inositol-1,4,5-trisfosfát (IP₃, též Ins(1,4,5)P₃). Oba jsou druhými posly. IP₃ difunduje cytosolem, naváže se na kalciový kanál v endoplazmatickém retikulu a tím ho otevírá. Kalciové kationty se uvolňují z endoplazmatického retikula a zvyšují hladinu Ca²⁺ v cytosolu. DAG zůstává zanořený v cytoplazmatické membráně. DAG a kalciové ionty společně aktivují proteinkinázu C, která následně fosforyluje proteiny asociované s cytoskeletem a tím ovlivňuje kontrakci, migraci a sekreci v buňkách.

Kalciové kationty

Ca²⁺ je častější sekundární posel než cAMP. Zvyšování koncentrace Ca²⁺ způsobuje kontrakci svalové buňky nebo sekreci určitých látek. Buňky stále obsahují určité množství Ca²⁺, ale extracelulární hladina je daleko vyšší než intracelulární. Intracelulární hladina se zvyšuje otevřením kalciových kanálů v endoplazmatickém retikulu, které je způsobené navázáním IP₃ na tyto kanály. Kalciové kationty by se mohly považovat za třetí posly. Kalciové kationty aktivují další proteiny buď přímo nebo pomocí kalmodulinu, proteinu vázajícího Ca²⁺. Kalmodulin s navázanými kalciovými ionty aktivuje CaM-kinázy, které fosforylují další proteiny.

Odkazy

Související články

• Buněčná signalizace
• Hormony
• G-protein
• Inzulin

Použitá literatura

• GOETZ, Petr, et al. Vybrané kapitoly z lékařské biologie, díl 2.. 1. vydání. Praha : Karolinum, 2002. ISBN 80-246-0320-9.

• BRUCE, Alberts, D BRAY a A JOHNSON, et al. Základy buněčné biologie. 1. vydání. Ústí nad Labem : Espero Publishing, 1998. 630 s. ISBN 80-902906-0-4.

• MATOUŠ, Bohuslav, et al. Základy lékařské chemie a biochemie. 1. vydání. Praha : Galén, 2010. 540 s. ISBN 978-80-7262-702-8.

• KOOLMAN, Jan a Klaus-Heinrich RÖHM. Barevný atlas biochemie. 1. vydání. Praha : Grada, 2012. 512 s. ISBN 978-80-247-2977-0.