Chuyên Đề Hormone

Hiện nay người ta đã biết một số hoocmon như : epinephrin, norepinnephrin, coocticotropin, glucagon,…tác dụng theo cơ chế thông qua chất trung gian AMPv. Do đó AMPv được xem như là chất truyền tín hiệu thứ 2 trong tế bào. Hoocmon là chất truyền tín hiệu thứ nhất. Theo cơ chế này tác dụng hoocmon đến tế bào đích được thực hiện như sau:
- Trong màng nguyên sinh của tế bào đích có chứa thụ quan hoocmon, sẽ kết hợp đặc hiệu với hoocmon.
I.2 Các hoocmon amin và các hoocmon peptit
Sự kết hợp giữa hoocmon và chất nhận làm tăng hoạt độ của addenilatxiclaz, một enzim gắn trong màng nguyên sinh.
Ađenilatxiclaz xúa tác cho phản ứng chuyển hóa ATP thành AMPv, do đó khi hoạt độ của nó tăng, làm tăng lượng AMPv.
AMPv có tác dụng làm thay đổi tốc độ của 1 hoặc nhiều quá trình.
Như vậy các hoocmon tác dụng theo kiểu này không cần thiết phải đi vào tế bào, tác dụng sinh học của chúng đối với các quá trình trong tế bào được thực hiện thông qua AMPv. Đến nay người ta đã biết khoang 13 hoocmon tác dụng theo kiểu này.
Epinephrin (Adrenalin)
Epinephrin được tạo ra từ tuyến thượng thận,tăng cường phân giải glicogen, tăng lượng đường trong máu.
Thyroxin
Tăng cường quá trình trao đổi cơ bản,phát triển và biệt hóa hình thể
Thyocalcitonin
Thyocalcitonin được tạo thành từ tuyến giáp. Làm giảm lượng Ca2+ trong máu.
Insulin
Được tạo ra từ tuyến tụy.giúp tăng lượng đường trong máu.
Oxitoxin dược tạo ra từ thùy sau tuyến yên. Có tác dụng thúc đẻ, co dạ con.
Somatotropin
Somatotropin dược tạo ra từ thùy trước tuyến yên. Có tác dụng kích thích tăng trưởng, trao đổi chất.
Coocticotropin dược tạo ra từ thùy trước tuyến yên. Có tác dụng kích thích tuyến thượng thận.
Prolactin dược tạo ra từ thùy trước tuyến yên. Có tác dụng kích thích bài tiết sữa.
Phức hệ hoocmon- chất nhận hoạt hóa adenilatxiclaz. Qúa trình hoạt hóa này được thực hiện qua một chất trung gian là protein G. Protein này kết hợp với guanilnucleotit, nó có thể kết hợp với GDP hoặc GTP. Dạng protein G- GTP có tác dụng hoạt hóa adenilatxiclaz, còn protein G- GDP không có tác dụng này.Như vậy, muốn chuyển sang dạng hoạt động, GDP trong phức protein G-GDP phải được thay thế bằng GTP. Qúa trình thay thế này do phức hoocmon-chất nhận xúc tác (chất nhận ở dạng tự do, không liên kết với hoocmon không có tác dụng xúa tác).
Như vậy, dòng thông tin đi từ chất nhận hoocmon đến protein G rồi đến adenilatxiclaz.
Protein G không chỉ có vai trò trung gian mang thông tin từ chất nhận hoocmon đén adenilatxiclaz mà còn có hoạt tinh GTP-az, do đó nó xúc tác cho quá trình chuyển phức protein G-GTP hoạt động thành dạng không hoạt động, làm ngừng quá trình hoạt hóa adenilatxiclaz. Do đó, protein G có vai trò quan trọng trong cả hai quá trình hoạt hóa và ức chế adenilatxiclaz. Khi lượng hoocmon giảm, adenilatxiclaz trở về trạng thái bất hoạt.
Protein G là loại protein liên kết với màng, có vai trò truyền tín hiệu nhận được từ các thụ quan trên bề mặt tế bào. Hai loại protein được biết rõ nhất là : Gs và Gi. Các protein Gs tham gia trong quá trình hoạt hóa adenilatxiclaz còn Gi ức chế enzim này.Các protein G cũng còn tương tác với các thụ quan khác (và với các protein đích khác ngoài adenilatxiclaz).
Các protein Gs, Gi và các protein G khác đều gồm 3 phần dưới đơn vị α,β,γ, khối lượng tương ứng cảu 3 phần dưới đơn vị này là : 39-46kDa; 37kDa và 8kDa.
Pdđv γ giúp cho protein gắn vào màng và hỗ trợ cho tương tác protein –protein.
Pdđv α có trung tâm kết hợp guanil nucleotit, hoạt tính GTP az xảy ra ở pdđv này. Tín hiệu từ hoocmon dẫn đến sự thay thế GDP của Gs bằng GTP và phân ly hoặc một protein đích khác. GTP ở trong phức α –GTP sẽ chuyển từ từ thành GDP (do hoạt tính GTP az của pdđv này) và lại tạo thành α –GDP, phức này kết hợp trở lại với phức β,γ, và mất khả năng hoạt hóa adenilatxiclaz
Các protein G khác nhau có thể tác dụng đến các protein đích theo các cách khác nhau.
Các protein G (pdđv α ) cũng tham gia vào nhiều quá trình truyền tín hiệu khác như : truyền tín hiệu từ ánh sáng trong quá trình nhìn thấy, nhận mùi hoặc tương tác với các kênh ion, tương tác với photpholipaz.
Nhờ sử dụng AMPv làm chất trung gian tín hiệu của các hoocmon được khuếch đại lên nhiều lần. Nồng độ của nhiều loại hoocmon trong máu chỉ vào khoảng 10-10 M, nhưng chỉ cần hoạt hóa 1 phân tử adenilatxiclaz đã có thể tạo thành nhiều phân tử AMPv do đó nồng độ AMPv trong tế bào đích cao hơn nhiều. Tác dụng hoạt hóa protein kinaz nhờ AMPv lại làm cho tín hiệu được khuếch đại tiếp tục vì nhiều phân tử protein, zim sẽ được photphozin hóa nhờ enzim này.
Ví dụ : các hoocmon glucagon, epinephrin và norepinephrin, mặc dù chúng khác nhau về mặt hóa học, cả 3 hoocmon này đều có tác dụng làm tăng lượng gluco trong máu (khi lượng gluco giảm), cả 3 đều tác dụng theo cơ chế sử dụng AMPv làm chất truyền tín hiệu thứ 2. Glucagon chủ yếu tác dụng lên mô gan, còn 2 chất kia chủ yếu tác dụng lên mô cơ.
Ví dụ: tác dụng của epinephrin đối với quá trình trao đổi glicogen ở mô cơ được thực hiện như sau:
- epinephrin kết hợp với màng nguyên sinh chất của tế bào cơ, adenilatxiclaz được hoạt hóa.
- Adenilatxiclaz trong màng nguyên sinh xúc tác cho quá trình chuyển hóa ATP thành AMPv.
- Hàm lượng AMPv trong tế bào tăng lên, hoạt hóa protein kinaz.
Cơ chế hoạt hóa protein kinaz nhờ AMPv : enzim bapo gồm 2 loại pdđv; pdđv điều hòa (R) có khối lượng phân tử 49kDa, có trung tâm kết hợp với AMPv và pdđv xúc tác ( C ) có khối lượng phân tử 38kDa. Khi không có AMPv enzim ở dạng không hoạt động, bao gồm R2C2. Khi AMPv kết hợp với mỗi pddv R, enzim phân ly theo phản ứng :
R2C2 + 2AMPv R2(AMPv)2 + 2C
- Sau khi được hoạt hóa, protein kinaz xúc tác cho phản ứng photphozin hóa 2 enzim quan trọng của quá trình trao đổi glicogen; glicogenphotphorilaz và glucosintetaz. Kết quả của quá trình phốt phorin hóa, phophorilaz trở nên hoạt động còn glucogensintetaz trở thành dạng bất hoạt.
Glucagon
Hoocmon polipeptit có khối lượng phân tử 3,5kDa, bao gồm 29 gốc aa.
Glucagon được tiết ra từ tế bào tụy khi lượng glucoz trong máu thấp. Hoocmon này làm tăng lượng glucoz trong máu bằng cách kìm hãm quá trình phân giải glicogen ở gan.
Glucagon cũng kìm hàm quá trình sinh tổng hợp axit béo bằng cách làm giảm sự tạo thành axit piruvic và giảm hoạt độ của axetil- CoA- cacboxilaz. Hơn nữ, glucagon cũng làm tăng lượng AMPv trong tế bào mô mỡ, kích thích quá trình phân giải triacilglicerol.
b) Insulin
Insulin làm giảm lượng glucoz trong máu
Insulin được tiết từ tế bào bêta của tụy khi lượng đường trong máu cao.
Insulin kích thích các quá trình tổng hợp, kìm hãm các quá trình phân giải ở mô cơ, gan, mô mỡ. Insulin làm tăng vận tốc tổng hợp glicogen, axit béo, protein, kích thích quá trình phân giải glucoz. Tác dụng cuối cùng này là do insulin hoạt hóa glucokinaz, một enzim xúc tác cho phản ứng photphorin hóa gluco tạo thành gluco 6- photphat.
Insulin có khối lượng phân tử 5800, bao gồm hai chuỗi polipeptit: chuỗi A 21 gốc và chuỗi B 30 gốc. Hai chuỗi này gán với nhau qua cầu disulfua.
Tiền chất của insulin là preproinsulin, proinsulin, cả hai chất này đều không có hoạt tính hoocmon. Dưới tác dụng của các proteaz tương tự tripsin, một số liên kết peptit bị thủy phân, cắt bỏ hai đoạn polipeptit, tạo thành insulin hoaat động.
- Preproinsulin là tiền chất đầu tiên của insulin. Phân tử của nó là 1 chuỗi polipepetit, đầu N là một vùng kị nước gồm 16 aa, có vai trò như peptit tín hiệu để đưa phân tử qua màng lưới nội tiết, ngay sau đó nó sẽ bị cắt bỏ khỏi phân tử, tạo thành proinsulin, đượ chuyển đến thể gongi. Proinsulin vẫn là 1 chuỗi polipeptit, có chứa thêm 1 đoạn gồm 30 aa (đoạn C).
Gọi là đoạn peptit nối. Đoaạn nối liền đâu C của chuỗi B với đầu N của chuỗi A (trong phân tử isulin). Tuy nhiên trong phân tử proinsulin đã có cầu disunfua giống phân tử insulin.
Các proinsulin tách từ các loài khác nhau có đoạn peptit C giống nhau, có chứa đầu Arg-Arg ở đầu N và Lys-Arg ở đầu C của nó. Các liên kết này sẽ bị thủy phân dưới tác dụng của proteaz tương tự tripsin, kết quả là tách đoạn peptit C ra khỏi phần còn lại của phân tử ( chuỗi A và chuỗi B của phân tử insulin). Phân tử insulin được tiết ra ở dạng hoạt tính sinh học.
Cơ sở phân tử tác dụng của insulin: insulin tác dụng đến tế bào đích không qua bước trung gian làm tăng lượng AMPv trong tế bào đích. Inssulin liên kết rất chặt với chất nhận đặc hiệu của nó ở trong màng nguyên sinh chất của tế bào đích. Hằng số phân ly của phức insulin- chất nhận vào khoảng 10-10 M
Tương tác giữa insulin- chất nhận đảm bảo cho tác dụng của insulin được thể hiện nhanh chóng.
Ngoài ra người ta cung đã biết 1 tác dụng khác của insulin là phophorin hóa một protein của pdđv riboxom 40S
Insulin được sử dụng phổ biến để điều trị bệnh đái tháo đường. Ngày nay dùng các biện pháp công nghệ sinh học người ta đã có thể sử dụng E.coli để sản xuất insulin.
cAMP
Receptor
Thực Hiện
Mai Danh Tùng
K49 ĐHSP Sinh
ĐH Tây Bắc