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.