СХОДСТВО ФОТО- И ВКУСОВОЙ ТРАНСДУКЦИИ
Колесников С. С.
Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино
Во вкусовых рецепторных
клетках (ВРК) идентифицированы пять различных a-субъединиц G-белков,
а именно a-гастдуцин и a-трансдуцин, а также ai-3,
a14, as. Их специфическая роль в физиологии
ВРК практически неизвестна. Теоретически все эти пять G-белков
могут быть вовлечены в трансдукцию вкусовых стимулов. Однако в
отличие от большинства известных G-белков (в частности, Gi-3,
G14, Gs), которые найдены во многих клеточных
системах, паттерн экспрессии гастдуцина и трансдуцина чрезвычайно
узок. Гастдуцин идентифицирован лишь в светлых клетках вкусового
сосочка и в клетках щеточной каемки (brush cells) в некоторых
эпителиях. И тем и другим приписывается хеморецепторная функция.
Трансдуцин палочек, до недавнего времени считавшийся чисто фоторецепторным
G-белком, экспрессируется, как оказалось, еще и в ВРК. Вполне
очевидно, что столь избирательно экспрессируемые G-белки должны
играть специфическую роль в клетках, их синтезирующих. Гастдуцин
и трансдуцин на 80% гомологичны по структуре, что предполагает
их функциональную идентичность, которая подтверждается тем фактом,
что оба активируют in vitro фосфодиэстеразу (ФДЭ) фоторецепторов.
Хотя роль, которую гастдуцин и трансдуцин играют в ВРК, неизвестна,
скорее всего оба контролируют активность ФДЭ. В силу этого трансдукция
вкусовых стимулов может происходить аналогично тому, как протекает
фототрансдукция: вкусовой стимул активирует молекулярный
рецептор, который возбуждает гастдуцин и/или трансдуцин, регулирующий
активность ФДЭ. Как результат меняется цитоплазматический уровень
циклических нуклеотидов и активность циклонуклеотидзависимых каналов,
что приводит к генерации рецепторного потенциала. В качестве одной
из возможных проверок данной гипотезы мы инъецировали в ВРК ряд
пептидов (часть аминокислотной последовательности фрагмента трансдуцина,
ответственного за взаимодействие с ФДЭ), которые активируют in
vitro ФДЭ фоторецепторов с той же эффективностью, что и собственно
трансдуцин. Инъекция этих пептидов вызывала увеличение проводимости
ВРК примерно в 15% случаях, которое обратимо блокировалось ИБМХ
(ингибитор ФДЭ), форсколином (активатор аденилатциклазы) и мембранно-проницаемыми
циклическими нуклеотидами. Это означает, что в определенной субпопуляции
ВРК лягушки функционирует ФДЭ, активируемая трансдуциновыми пептидами,
и, в силу высокой избирательности взаимодействия G-белок-эффектор,
вероятно самим трансдуцином. Кроме того, было установлено, что
циклические нуклеотиды могут ингибировать катионную проницаемость
ВРК. Как и в случае фоторецепторов и обонятельных нейронов позвоночных,
где циклические нуклеотиды активируют катионные каналы как лиганды,
цГМФ- и цАМФ-индуцированное ингибирование проницаемости ВРК было
прямым, т.е. не опосредованным процессами фосфорилирования. Т.о.,
полученные нами данные свидетельствуют о том что вкусовая трансдукция
может быть основана на активации каскада рецептор-трансдуцин-ФДЭ,
с последующим падением уровня циклических нуклеотидов и открыванием
катионных каналов, ингибируемых циклическими нуклеотидами.