الهرمونات المحبة للماء غير قادرة على اختراق غشاء الخلية وبالتالي يتم نقل الإشارة من خلال بروتينات مستقبلات الغشاء.

هناك ثلاثة أنواع من هذه المستقبلات.

النوع الأول هو البروتينات التي تحتوي على سلسلة بولي ببتيد واحدة عبر الغشاء.

ترتبط الهرمونات مثل الهرمون الموجه للجسد والبرولاكتين والأنسولين وعدد من المواد الشبيهة بالهرمونات - عوامل النمو - بمستقبلات من هذا النوع. عندما يتحد هرمون مع مستقبل من هذا النوع، تحدث فسفرة الجزء السيتوبلازمي من هذا المستقبل، مما يؤدي إلى تنشيط البروتينات الوسيطة (المرسلات) التي لها النشاط الأنزيمي. تسمح هذه الخاصية للبروتين الرسول باختراق نواة الخلية وهناك تنشيط البروتينات النووية المشاركة في نسخ الجينات المقابلة وmRNA. وفي نهاية المطاف، تبدأ الخلية في تصنيع بروتينات معينة، مما يؤدي إلى تغيير عملية التمثيل الغذائي. ويرد رسم تخطيطي يوضح هذه الآلية في الشكل. 10.

أرز. 10. آلية عمل الهرمونات المحبة للماء على الخلية المستهدفة،

وجود مستقبلات من النوع الأول

النوع الثاني من المستقبلات التي تدرك تأثيرات الهرمونات المحبة للماء على الخلايا المستهدفة هي ما يسمى "مستقبلات القناة الأيونية". المستقبلات من هذا النوع هي بروتينات تحتوي على أربعة أجزاء عبر الغشاء. يؤدي اتصال جزيء الهرمون بمثل هذا المستقبل إلى فتح القنوات الأيونية عبر الغشاء، حيث يمكن لأيونات الإلكتروليت أن تدخل بروتوبلازم الخلية على طول تدرج التركيز. من ناحية، يمكن أن يؤدي هذا إلى إزالة الاستقطاب غشاء الخلية(يحدث هذا، على سبيل المثال، مع غشاء الخلايا بعد المشبكي الهيكل العظمي والعضلاتعند نقل إشارة من الألياف الحركية العصبية إلى العضلات)، ومن ناحية أخرى، يمكن لأيونات الإلكتروليت (على سبيل المثال، Ca ++) تنشيط كينازات سيرين تيروزين، وبسبب عملها الأنزيمي على البروتينات داخل الخلايا، تسبب تغيرات في الأيض الخلوي.

ويرد رسم تخطيطي يوضح هذه الآلية في الشكل. أحد عشر.

أرز. 11. آلية عمل الهرمونات المحبة للماء على الخلية المستهدفة،

وجود مستقبلات من النوع الثاني

يُعرَّف النوع الثالث من المستقبلات التي تستشعر تأثيرات الهرمونات المحبة للماء على الخلايا المستهدفة بأنها "المستقبلات المقترنة بالبروتين G" (المختصرة بـ GPCRs).

بمساعدة مستقبلات G، يتم تحفيز الإشارات بواسطة الناقلات العصبية والناقلات العصبية (الأدرينالين، النورإبينفرين، الأسيتيل كولين، السيروتونين، الهستامين، إلخ)، والهرمونات والمواد الأفيونية (قشرة الكظر، السوماتوستاتين، فازوبريسين، أنجيوتنسين، موجهة الغدد التناسلية، وبعض عوامل النمو والببتيدات العصبية) تنتقل إلى الجهاز الخلوي التنفيذي وغيرها). بالإضافة إلى ذلك، توفر مستقبلات G نقل الإشارات الكيميائية التي تدركها مستقبلات الذوق والشمية.

تتكون مستقبلات G، مثل معظم المستقبلات الغشائية، من ثلاثة أجزاء: جزء خارج الخلية، وجزء من المستقبل مغمور في غشاء الخلية، وجزء داخل الخلايا متصل ببروتين G. في هذه الحالة، الجزء داخل الغشاء من المستقبل عبارة عن سلسلة ببتيد تعبر الغشاء سبع مرات.

تتمثل وظيفة بروتينات G في فتح القنوات الأيونية (أي تغيير تركيز أيونات الإلكتروليت في بروتوبلازم الخلايا المستهدفة) وتنشيط البروتينات الوسيطة (المرسلات داخل الخلايا). ونتيجة لذلك، من ناحية، يتم تنشيط أنظمة الإنزيمات المقابلة للخلية (كينازات البروتين، فوسفات البروتين، فسفوليباز)، ومن ناحية أخرى، تكتسب البروتينات الفسفورية ذات النشاط الأنزيمي القوي القدرة على اختراق نواة الخلية وهناك فسفوريلات وتنشيط البروتينات المشاركة في نسخ الجينات وmRNA. في النهاية، يتغير استقلاب الخلية بسبب التحولات الأنزيمية للبروتينات داخل الخلايا وبسبب التخليق الحيوي للبروتينات الجديدة. يظهر في الشكل رسم تخطيطي يوضح آليات تفاعل جزيء الهرمون مع مستقبل G للخلية المستهدفة. 12.

الهرمونات لها تأثير على الخلايا المستهدفة.

الخلايا المستهدفة- هذه هي الخلايا التي تتفاعل بشكل خاص مع الهرمونات باستخدام بروتينات مستقبلات خاصة. توجد هذه البروتينات المستقبلة على الغشاء الخارجي للخلية، أو في السيتوبلازم، أو على الغشاء النووي والعضيات الأخرى للخلية.

الآليات البيوكيميائية لنقل الإشارة من الهرمون إلى الخلية المستهدفة.

يتكون أي بروتين مستقبلي من مجالين (منطقتين) على الأقل يوفران وظيفتين:

التعرف على الهرمونات

تحويل ونقل الإشارة المستقبلة إلى الخلية.

كيف يتعرف بروتين المستقبل على جزيء الهرمون الذي يمكنه التفاعل معه؟

يحتوي أحد مجالات بروتين المستقبل على منطقة مكملة لجزء ما من جزيء الإشارة. تشبه عملية ربط المستقبل بجزيء الإشارة عملية تكوين مركب إنزيم-ركيزة ويمكن تحديدها من خلال قيمة ثابت الألفة.

لم تتم دراسة معظم المستقبلات بشكل كافٍ لأن عزلها وتنقيتها صعب للغاية، كما أن محتوى كل نوع من المستقبلات في الخلايا منخفض جدًا. لكن من المعروف أن الهرمونات تتفاعل مع مستقبلاتها بوسائل فيزيائية وكيميائية. تتشكل التفاعلات الكهروستاتيكية والكارهة للماء بين جزيء الهرمون والمستقبل. عندما يرتبط المستقبل بهرمون ما، تحدث تغييرات توافقية في بروتين المستقبل ويتم تنشيط مجمع جزيء الإشارة مع بروتين المستقبل. في حالته النشطة، يمكن أن يسبب تفاعلات محددة داخل الخلايا استجابة للإشارة المستقبلة. إذا كان تخليق بروتينات المستقبلات أو قدرتها على الارتباط بجزيئات الإشارة ضعيفًا، تحدث أمراض - اضطرابات الغدد الصماء.

هناك ثلاثة أنواع من هذه الأمراض.

يرتبط بالتوليف غير الكافي لبروتينات المستقبلات.

العيوب الوراثية المرتبطة بالتغيرات في بنية المستقبل.

يرتبط بحجب بروتينات المستقبلات بواسطة الأجسام المضادة.

آليات عمل الهرمونات على الخلايا المستهدفة.

اعتمادًا على بنية الهرمون، هناك نوعان من التفاعل. إذا كان جزيء الهرمون محبًا للدهون (على سبيل المثال، هرمونات الستيرويد)، فيمكنه اختراق الطبقة الدهنية للغشاء الخارجي للخلايا المستهدفة. إذا كان هناك جزيء أحجام كبيرةأو قطبي فإن اختراقه للخلية مستحيل. لذلك، بالنسبة للهرمونات المحبة للدهون، تقع المستقبلات داخل الخلايا المستهدفة، وبالنسبة للهرمونات المحبة للماء، تقع المستقبلات في الغشاء الخارجي.

للحصول على استجابة خلوية لإشارة هرمونية في حالة الجزيئات المحبة للماء، تعمل آلية نقل الإشارة داخل الخلايا. يحدث هذا بمشاركة مواد تسمى الرسل الثاني. جزيئات الهرمونات متنوعة جدًا في الشكل، لكن "الرسل الثاني" ليس كذلك.

يتم ضمان موثوقية نقل الإشارة من خلال التقارب العالي جدًا للهرمون مع بروتين مستقبله.

ما هي الوسطاء الذين يشاركون في انتقال الإشارات الخلطية داخل الخلايا؟

هذه هي النيوكليوتيدات الحلقية (cAMP وcGMP)، إينوسيتول ثلاثي الفوسفات، البروتين المرتبط بالكالسيوم - الكالموديولين، أيونات الكالسيوم، الإنزيمات المشاركة في تخليق النيوكليوتيدات الحلقية، وكذلك كينازات البروتين - إنزيمات فسفرة البروتين. وتشارك كل هذه المواد في تنظيم نشاط أنظمة الإنزيمات الفردية في الخلايا المستهدفة.

دعونا نفحص بمزيد من التفصيل آليات عمل الهرمونات والوسطاء داخل الخلايا.

هناك طريقتان رئيسيتان لنقل الإشارة إلى الخلايا المستهدفة من جزيئات الإشارة بآلية عمل غشائية:

أنظمة محلقة الأدينيلات (أو محلقة جوانيلات) ؛

آلية الفوسفونوسيتيد.

نظام محلقة الأدينيلات.

المكونات الرئيسية:بروتين المستقبل الغشائي، بروتين G، إنزيم محلقة الأدينيلات، غوانوزين ثلاثي الفوسفات، كيناز البروتين.

بالإضافة إلى ذلك، من أجل الأداء الطبيعي لنظام محلقة الأدينيلات، هناك حاجة إلى ATP.

يتم بناء بروتين المستقبل، بروتين G، الذي يوجد بجانبه GTP والإنزيم (أدينيلات سيكلاز)، في غشاء الخلية.

حتى يعمل الهرمون، تكون هذه المكونات في حالة منفصلة، ​​وبعد تكوين مجمع جزيء الإشارة مع بروتين المستقبل، تحدث تغييرات في تكوين البروتين G. ونتيجة لذلك، تكتسب إحدى الوحدات الفرعية للبروتين G القدرة على الارتباط بـGTP.

يقوم مجمع البروتين G-GTP بتنشيط محلقة الأدينيلات. يبدأ محلقة الأدينيلات في تحويل جزيئات ATP بشكل نشط إلى c-AMP.

يتمتع C-AMP بالقدرة على تنشيط إنزيمات خاصة - كينازات البروتين، التي تحفز تفاعلات الفسفرة للبروتينات المختلفة بمشاركة ATP. في هذه الحالة، يتم تضمين بقايا حمض الفوسفوريك في جزيئات البروتين. النتيجة الرئيسية لعملية الفسفرة هذه هي التغير في نشاط البروتين المفسفر. في أنواع مختلفة من الخلايا، تخضع البروتينات ذات الأنشطة الوظيفية المختلفة لعملية الفسفرة نتيجة لتنشيط نظام محلقة الأدينيلات. على سبيل المثال، يمكن أن تكون هذه الإنزيمات والبروتينات النووية والبروتينات الغشائية. نتيجة لتفاعل الفسفرة، يمكن أن تصبح البروتينات نشطة وظيفيا أو غير نشطة.

ستؤدي مثل هذه العمليات إلى تغيرات في معدل العمليات البيوكيميائية في الخلية المستهدفة.

يستمر تنشيط نظام محلقة الأدينيلات لفترة طويلة جدًا وقت قصير، لأن البروتين G، بعد الارتباط بـ adenylate cyclase، يبدأ في إظهار نشاط GTPase. بعد التحلل المائي لـGTP، يستعيد البروتين G شكله ويتوقف عن تنشيط إنزيم محلقة الأدينيلات. ونتيجة لذلك، يتوقف تفاعل تكوين cAMP.

بالإضافة إلى المشاركين في نظام محلقة الأدينيلات، تحتوي بعض الخلايا المستهدفة على بروتينات مستقبلة مقترنة بالبروتين G والتي تؤدي إلى تثبيط محلقة الأدينيلات. في هذه الحالة، يمنع مركب البروتين GTP-G محلقة الأدينيلات.

عندما يتوقف تكوين cAMP، لا تتوقف تفاعلات الفسفرة في الخلية على الفور: فطالما استمرت جزيئات cAMP في الوجود، ستستمر عملية تنشيط إنزيمات البروتين. من أجل إيقاف عمل cAMP، يوجد إنزيم خاص في الخلايا - فوسفودايستراز، الذي يحفز تفاعل التحلل المائي لـ 3′,5′-cyclo-AMP إلى AMP.

تساعد بعض المواد التي لها تأثير مثبط للفوسفوديستراز (مثل قلويدات الكافيين والثيوفيلين) في الحفاظ على تركيز cyclo-AMP في الخلية وزيادته. وتحت تأثير هذه المواد في الجسم تصبح مدة تفعيل نظام محلقة الأدينيلات أطول، أي يزداد تأثير الهرمون.

بالإضافة إلى أنظمة محلقة الأدينيلات أو محلقة الجوانيلات، هناك أيضًا آلية لنقل المعلومات داخل الخلية المستهدفة بمشاركة أيونات الكالسيوم وثلاثي فوسفات الإينوزيتول.

إينوسيتول ثلاثي الفوسفاتهي مادة مشتقة من الدهون المعقدة - فوسفاتيد الإينوزيتول. يتم تشكيله نتيجة لعمل إنزيم خاص - فسفوليباز "C"، والذي يتم تنشيطه نتيجة للتغيرات التوافقية في المجال داخل الخلايا لبروتين مستقبل الغشاء.

يقوم هذا الإنزيم بتحليل رابطة الفوسفوستر في جزيء الفوسفاتيديل-إينوزيتول 4،5-ثنائي الفوسفات لتكوين ثنائي الجلسرين وإينوزيتول ثلاثي الفوسفات.

ومن المعروف أن تكوين ثنائي الجلسرين وثلاثي فوسفات الإينوزيتول يؤدي إلى زيادة تركيز الكالسيوم المتأين داخل الخلية. ويؤدي ذلك إلى تنشيط العديد من البروتينات المعتمدة على الكالسيوم داخل الخلية، بما في ذلك تنشيط إنزيمات البروتين المختلفة. وهنا، كما هو الحال مع تفعيل نظام محلقة الأدينيلات، فإن إحدى مراحل نقل الإشارة داخل الخلية هي فسفرة البروتين، مما يؤدي إلى الاستجابة الفسيولوجية للخلية لعمل الهرمون.

ويشارك بروتين خاص مرتبط بالكالسيوم، وهو الكالمودولين، في آلية إشارات الفوسفونوسيتيد في الخلية المستهدفة. هذا بروتين ذو وزن جزيئي منخفض (17 كيلو دالتون)، 30% يتكون من أحماض أمينية سالبة الشحنة (Glu، Asp) وبالتالي قادر على ربط Ca+2 بشكل فعال. يحتوي جزيء واحد من الكالموديولين على 4 مواقع ربط الكالسيوم. بعد التفاعل مع Ca+2، تحدث تغيرات تكوينية في جزيء الهالمودولين ويصبح مركب "Ca+2-الهالمودولين" قادرًا على تنظيم نشاط (تثبيط أو تنشيط) العديد من الإنزيمات - محلقة الأدينيلات، فوسفوديستراز، Ca+2، Mg+. 2-ATPase وأنزيمات البروتين المختلفة.

في خلايا مختلفة، عندما يعمل مركب Ca+2-كالموديولين على نظائر الإنزيمات لنفس الإنزيم (على سبيل المثال، محلقة الأدينيلات أنواع مختلفة) في بعض الحالات يتم ملاحظة التنشيط، وفي حالات أخرى يتم ملاحظة تثبيط تفاعل تكوين cAMP. تحدث هذه التأثيرات المختلفة لأن المراكز التفارغية للإنزيمات المتماثلة قد تتضمن جذور أحماض أمينية مختلفة وستكون استجابتها لعمل مركب Ca+2-كالموديولين مختلفة.

وبالتالي فإن دور "الرسل الثاني" لنقل الإشارات من الهرمونات في الخلايا المستهدفة يمكن أن يكون:

النيوكليوتيدات الحلقية (c-AMP وc-GMP)؛

1. مركب "Ca-calmodulin" ؛

   ثنائي الجلسرين.

   إينوسيتول ثلاثي الفوسفات.

آليات نقل المعلومات من الهرمونات داخل الخلايا المستهدفة باستخدام الوسطاء المذكورين لها سمات مشتركة:

إحدى مراحل نقل الإشارة هي فسفرة البروتين؛

يحدث توقف التنشيط نتيجة للآليات الخاصة التي بدأها المشاركون في العمليات أنفسهم - فهناك آليات ردود فعل سلبية.

الهرمونات هي الرئيسية المنظمين الخلطيةأصبحت الوظائف الفسيولوجية للجسم وخصائصها وعمليات التخليق الحيوي وآليات عملها معروفة جيدًا الآن.

الطرق التي تختلف بها الهرمونات عن جزيئات الإشارة الأخرى هي كما يلي.

يحدث تخليق الهرمونات في خلايا خاصة نظام الغدد الصماء. في هذه الحالة، فإن تخليق الهرمونات هو الوظيفة الرئيسية لخلايا الغدد الصماء.

تفرز الهرمونات في الدم، غالبًا في الوريد، وأحيانًا في اللمف. يمكن لجزيئات الإشارة الأخرى أن تصل إلى الخلايا المستهدفة دون إفرازها في السوائل المنتشرة.

تأثير Telecrine (أو العمل البعيد)— تعمل الهرمونات على الخلايا المستهدفة على مسافة كبيرة من موقع التوليف.

الهرمونات هي مواد محددة للغاية فيما يتعلق بالخلايا المستهدفة ولها نشاط بيولوجي مرتفع للغاية.

يمكن أن تكون التأثيرات النهائية للهرمونات على المستوى الخلوي عبارة عن تغيرات في عملية التمثيل الغذائي، ونفاذية الغشاء للمواد المختلفة (الأيونات، والجلوكوز، وما إلى ذلك)، وعمليات النمو، والتمايز وانقسام الخلايا، والنشاط الانقباضي أو الإفرازي، وما إلى ذلك. تنفيذ هذه التأثيرات يبدأ بربط الهرمون ببروتينات مستقبلات خلوية محددة: الغشاء أو داخل الخلايا (السيتوبلازمي والنووي). يظهر تأثير الهرمونات من خلال المستقبلات الغشائية بسرعة نسبية (في غضون بضع دقائق)، ومن خلال المستقبلات داخل الخلايا - ببطء (من نصف ساعة أو أكثر).

يعتبر العمل من خلال المستقبلات الغشائية نموذجيًا لهرمونات البروتين الببتيد ومشتقات الأحماض الأمينية. هذه الهرمونات (باستثناء هرمونات الغدة الدرقية) محبة للماء ولا يمكنها اختراق الطبقة الصفراوية من البلازما. لذلك، تنتقل الإشارة الهرمونية إلى الخلية عبر سلسلة طويلة نسبيًا، والتي تبدو بشكل عام كما يلي: الهرمون -> المستقبل الغشائي -> الإنزيم الغشائي -> الرسول الثانوي -> بروتين كيناز -> البروتينات الوظيفية داخل الخلايا -> التأثير الفسيولوجي.

وبناء على ذلك، فإن عمل الهرمون من خلال المستقبلات الغشائية يتحقق على عدة مراحل:

1) تفاعل الهرمون مع مستقبل الغشاء يؤدي إلى تغيير في تكوين المستقبل وتفعيله.

2) ينشط المستقبل (في حالات نادرة يثبط) إنزيم الغشاء المرتبط به ؛

3) يغير الإنزيم التركيز في السيتوبلازم لمادة أو أخرى ذات جزيئات منخفضة - رسول ثانوي"،

4) يقوم الرسول الثاني بتنشيط بروتين كيناز السيتوبلازمي، وهو إنزيم يحفز الفسفرة والتغيرات في الخصائص الوظيفية للبروتينات؛

5) يغير بروتين كيناز نشاط البروتينات الوظيفية داخل الخلايا التي تنظم العمليات داخل الخلايا (الإنزيمات، القنوات الأيونية، البروتينات المقلصة، وما إلى ذلك)، مما يؤدي إلى تأثير نهائي أو آخر للهرمون، على سبيل المثال، تسريع تخليق الجليكوجين أو انهياره ، مما يؤدي إلى تقلص العضلات، وما إلى ذلك.

حاليًا، هناك أربعة أنواع من الإنزيمات المرتبطة بمستقبلات الهرمونات الغشائية وخمسة رسل ثانية رئيسية معروفة (الشكل 1، الجدول 1).

أرز. 1. الأنظمة الرئيسية لنقل الإشارات الهرمونية عبر الغشاء.

التسميات: G - الهرمونات. R - مستقبلات الغشاء. بروتينات G - G؛ ف - تيروزين-

كيناز. GC - محلقة جوانيلات. A C ~ محلقة الأدينيلات؛ F.P S - فسفوليباز C؛ فلوريدا - الدهون الفوسفاتية الغشائية. ITP - إينوزيتول ثلاثي الفوسفات، D AT - ثنائي الجلسرين؛ ER - الشبكة الإندوبلازمية. الكمبيوتر الشخصي - كينازات البروتين المختلفة.

الجدول 1

الإنزيمات الغشائية والرسل الثاني الذي يتوسط عمل الهرمونات من خلال المستقبلات الغشائية

اعتمادا على كيفية حدوث الاتصال بين المستقبلات وإنزيم الغشاء، يتم تمييز نوعين من المستقبلات: 1) المستقبلات الحفزية؛ 2) مستقبلات مقترنة ببروتينات G.

المستقبلات التحفيزية: يرتبط المستقبل والإنزيم ارتباطًا مباشرًا (يمكن أن يكون جزيءًا واحدًا له موقعان وظيفيان). يمكن أن تكون الإنزيمات الغشائية لهذه المستقبلات:

تيروزين كيناز (نوع من بروتين كيناز)؛ عمل الهرمونات من خلال مستقبلات التيروزين كيناز لا يتطلب بالضرورة وجود رسل ثان؛

Guanylate cyclase - يحفز تكوين الرسول الثاني GMP الدوري (cGMP) من GTP.

المستقبلات المقترنة بالبروتين G: يتم نقل الإشارة من جزيء المستقبل أولاً إلى غشاء خاص من بروتين G1، والذي يقوم بعد ذلك بتنشيط أو تثبيط إنزيم غشائي معين، والذي يمكن أن يكون:

Adenylate cyclase - يحفز تكوين الرسول الثاني AMP (cAMP) من ATP ؛

فسفوليباز C - يحفز تكوين رسلين ثانويين من الدهون الفوسفاتية الغشائية: إينوزيتول ثلاثي الفوسفات (ITP) وثنائي الجلسرين (DAG). يحفز DAG بروتين كيناز وهو أيضًا مقدمة للبروستاجلاندين والمواد النشطة بيولوجيًا المماثلة. التأثير الرئيسي لـ ITP هو زيادة المحتوى في السيتوبلازم لرسول ثانوي آخر - أيونات Ca 2+، التي تدخل العصارة الخلوية من خلال القنوات الأيونية للغشاء البلازمي (من البيئة خارج الخلية) أو مستودعات Ca 2+ داخل الخلايا (الشبكة الإندوبلازمية و الميتوكوندريا). تقوم أيونات Ca2+ بتأثيراتها الفسيولوجية، كقاعدة عامة، بالاشتراك مع بروتين الكالموديولين.

يعد العمل من خلال المستقبلات داخل الخلايا أمرًا نموذجيًا لهرمونات الستيرويد والغدة الدرقية، والتي، بسبب قابليتها للذوبان في الدهون، تكون قادرة على اختراق أغشية الخلايا إلى الخلية ونواتها (الشكل 2).

من خلال التفاعل مع المستقبلات النووية، تؤثر هذه الهرمونات على عمليات انقسام الخلايا وتنفيذ المعلومات الوراثية (التعبير الجيني)، على وجه الخصوص، تنظم معدل التخليق الحيوي للبروتينات الخلوية الوظيفية - الإنزيمات والمستقبلات وهرمونات الببتيد، إلخ.

نتيجة لعمل الهرمونات على المستقبلات السيتوبلازمية، يتغير نشاط العضيات الخلوية، على سبيل المثال، شدة الأكسدة البيولوجية في الميتوكوندريا أو تخليق البروتين في الريبوسومات.

بالاشتراك مع المستقبلات السيتوبلازمية، يمكن للهرمونات أن تخترق النواة، وتعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها من خلال المستقبلات النووية.

الصورة 2. آليات عمل الهرمونات داخل الخلايا.

التسميات: G - الهرمونات. Rh - المستقبلات النووية. الريف - مستقبلات السيتوبلازم.

هرمونات الستيرويد بسيطة نسبيا مركبات العضويةمع انخفاض الوزن الجزيئي. يُعرف الآن المزيد عن آلية عملها أكثر من عمل الهرمونات الأخرى. يتكون الهيكل العظمي لهرمونات الستيرويد من أربع حلقات هيدروكربونية، ويتم تحقيق كل التنوع بسبب المجموعات الجانبية - الميثيل والهيدروكسيل وما إلى ذلك. على الرغم من أن العشرات من هرمونات الستيرويد ونظائرها النشطة معروفة الآن، الرقم الإجماليوهذه المركبات التي يمكن أن توجد من حيث المبدأ لا تتجاوز المائتين. ومع ذلك، يشمل هذا العدد في الفقاريات هرمونات ذات تأثيرات مختلفة تمامًا - الهرمونات الجنسية الذكرية (الأندروستيرون)، والهرمونات الجنسية الأنثوية (الاستروجين)، بالإضافة إلى الهرمونات الستيرويدية غير الجنسية للغدد الكظرية - الكورتيكوستيرويدات.

يتم تصنيع الهرمونات الستيرويدية الجنسية في الفقاريات في الغدد التناسلية، ويتم تحفيز تخليقها الهرمونات الموجهة للغدد التناسليةالغدة النخامية في يرقات الحشرات هرمون الستيرويدطرح الريش - يتم تصنيع الإكديسون (الإكديستيرون) بواسطة الغدد المجاورة للصدر.

نموذج جيد لعمل هرمونات الستيرويد الجنسية الأنثوية (على سبيل المثال، استراديول) هو تخليق بروتين صفار البويضات - فيتيلوجينين في كبد الدجاج أو ألبومين البيض في قناة البيض للدجاج. غالبًا ما يتم استخدام الديوك أو ذكور الضفادع لدراسة بداية تخليق الفيتيلوجينين. عادة لا تحتوي على هرمون الاستروجين، ولا يتم تصنيع الفيتيلوجينين، ويبدو أن الجين الذي يشفره غير نشط تمامًا. ومع ذلك، عندما يتم إعطاء استراديول، يبدأ تخليق هذا البروتين في كبد الذكور. بالإضافة إلى جينات الفيتيلوجينين، يتم أيضًا تنشيط نسخ الحمض النووي الريبوزي الريباسي وتكوين ريبوسومات جديدة، بينما يتناقص نشاط الجينات الأخرى. يتم تصنيع Vitellogenin بشكل مكثف على mRNA الجديد والريبوسومات الجديدة ويتم إطلاقه بسرعة في مجرى الدم. ومع ذلك، بما أن الذكور ليس لديهم بويضات، فإن هذا البروتين منذ وقت طويليبقى في بلازما الدم.

إن إعطاء الاستراديول للدجاج الصغير وحتى الكتاكيت يحفز تمايز الخلايا في قنوات البيض. تتمايز بعض الخلايا الظهارية لقناة البيض، تحت تأثير الاستراديول، إلى خلايا غدية يتم فيها تنشيط جينات الألبومين البيضوي. وبعد بضعة أيام، يبدأ تخليق الألبومين البيضاوي نفسه.

في الغدد اللعابيةيرقات ذبابة الفاكهة أو بعوضة تشيرونوموس (يرقاتها هي ديدان الدم، غذاء حي لأسماك الزينة)، ويمكن رؤية تأثير هرمون الستيرويد المنسلخ، الإكديسون، على نشاط الجينات مباشرة تحت المجهر. تعد كروموسومات البوليتين أطول وأكثر سمكًا من المعتاد، وتبدو جيناتها النشطة وكأنها سماكة للكروموسوم. يطلق عليهم poufs. بالفعل بعد 5-10 دقائق من إعطاء الإكديسون لليرقات، يمكن رؤية ظهور عدة نفثات جديدة (واحدة في تشيرونوموس، واثنتان في ذبابة الفاكهة). ولكن بعد بضع ساعات فقط، يطورون عدة عشرات من النفثات الجديدة، التي يعتبر مظهرها سمة من سمات اليرقة التي دخلت في التحول. يمكن الافتراض أن الوسائد الأولى هي النتيجة فعل مباشرإكديسون. في الآونة الأخيرة، عندما تم إعطاء الإكديسون المشع، تبين أنه كان يتركز في أول نفث منشط. لم يعد التنشيط اللاحق للجينات المتبقية يتطلب التأثير المباشر للإكديسون وربما يتم تنظيمه بواسطة تلك الجينات التي يتم تنشيطها بواسطة الإكديسون في الدقائق الأولى. لا تزال آلية تأثير "جين على جين" غير معروفة عمليًا، على الرغم من أن مثل هذه التأثيرات تتناسب جيدًا مع العديد من مخططات تنظيم الجينات. مثبطات تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) تمنع إدراج السطر الثاني من النفخات الجديدة، ولكنها لا تمنع ظهور النفخات الأولى.

لقد تمت الآن دراسة آليات عمل الهرمونات الستيرويدية بشكل جيد. تدخل هذه الهرمونات إلى الخلايا. يوجد في سيتوبلازم الخلايا المستهدفة بروتين مستقبلي محدد "يتعرف" على الهرمون الذي تختص به الخلية، ويرتبط به ويشكل مجمعًا لمستقبلات الهرمونات. تهاجر هذه المجمعات إلى النواة وترتبط، كما هو متوقع، بمناطق الكروموسومات التي توجد فيها الجينات التي ينشطها الهرمون في هذه الخلايا. نفس هرمون الستيرويد الموجود في أنواع مختلفةتنشط الخلايا جينات مختلفة، فمثلا ينشط الاستراديول جينات الفيتيلوجينين في الكبد، وجينات الألبومين البيضوي في قناة البيض. وبالتالي، يجب أن تختلف هذه الخلايا إما في مستقبلاتها أو في حالة كروموسوماتها. الرأي السائد الآن هو أن المستقبلات في أنواع مختلفة من الخلايا هي نفسها. إذا كان الأمر كذلك، فإن الكروموسومات مختلفة. من المفترض أنه في نوى الخلايا المستهدفة في الجينات المقابلة توجد بروتينات خاصة - مستقبلات يمكن أن يرتبط بها مجمع مستقبلات الهرمونات وينشط هذا الجين بطريقة ما (لا تزال غير واضحة).