Иф3 обеспечивает повышение уровня ионов кальция в цитозоле.

Инозитол-1,4,5- трифосфат (ИФ3) – небольшая водорастворимая молекула, переходит путем диффузии к цитоплазматической поверхности эндоплазматического ретикулума, и связывается с рецептором, открывая лиганд-зависимые кальциевые каналы, что приводит к резкому увеличению концентрации ионов Са²⁺ в цитозоле, который связывается специфическими кальций связывающимибелками.

Рис. 11.9. Структура фосфатидилинозитола-4,5 фосфата и схема его гидролиза Фосфолипазой С

Один из таких белков калмодулин (CaM; ММ 17,000) - кислый белок с четырьмя высокоаффинными к кальцию участками. Когда уровень внутриклеточного кальция достигает приблизительно 10^-6 М (1 мМ), кальций – кальмодулиновый комплекс присоединяется к различным белкам-мишеням, что сопровождается изменением активности последних. Калмодулин - член семейства кальций связывающих белков, которое включает и тропонин , участвующий в мышечном сокращении в ответ на повышение кальция.

Кальмодулин является субъединицей Са²⁺/кальмодулин-зависимых протеинкиназ (СаМ киназы).Когда уровень внутриклеточного кальция увеличивается в ответ на некоторые стимулы, калмодулин связывая кальций и изменяя конформацию, активирует эти киназы. СаМ киназы фосфорилируют многие ферменты-мишени, регулируя их активность. Кроме фосфорилирования цитозольных белков, кальмодулин-зависимые киназы способны проникать из цитоплазмы в ядро, где они фосфорилируют ген-регуляторные белки, ответственные за активацию транскрипции.

Калмодулин - регуляторная субъединица киназы фосфорилазы bв мышцах. Тем самым, кальций включает мышечное сокращение и одновременно активируеи распад гликогена используемого для для энергообеспечения мышечного сокращения. Много других ферментов, как известно, модулируются кальцием с участием калмодулина

К числу белков- мишеней, регулируемых комплексом Са²⁺- кальмодулин, относится много ферментов и мембранных транспортных белков (см табл)

У ДАГ – две «сигнальные» роли

Если ИФ₃повышает концентрацию ионов Са²⁺в цитозоле, другой продукт расщепления фосфатидилинозитол -4,5- дифосфата – ДАГ – остается в плазматической мембране и вызывает совершенно иные молекулярные эффекты. У него есть две "сигнальные" роли: он может гидролизоваться дальше с образованием арахидоновой кислоты, необходимой для синтеза простагландинов и родственных им медиаторов липидной природы, или способен активировать специфическую протеинкиназу, которая затем фосфорилирует ряд белков с различными функциями в клетке-мишени.

Фермент, активируемый ДАГ, называется протеинкиназой С (ПКС) или С–киназой, так как активность его зависит от уровня Са²⁺в цитозоле клетки. При низком внутриклеточном уровне Са²⁺и отсутствии диацилглицерола протеинкиназа С находится в цитоплазме в неактивном состоянии. Связывание диацилглицерола изменяет конформацию протеинкиназы С, что сопровождается повышением ее сродства к ионам Са²⁺и липидам. Это приводит к связыванию протеинкиназы С с цитоплазматической поверхностью плазматической мембраны и переводу фермента в активное состояние. Активация С-киназы кратковременна, так как через несколько секунд диацилглицерол фосфорилируется до фосфатидной кислоты или расщепляется с высвобождением арахидоновой кислоты.

С-киназа, активированная диацилглицеролом и Са²⁺, переносит концевую фосфатную группу с АТФ на специфические сериновые или треониновые остатки белков-мишеней, которые в разных клетках различны. Например, во многих животных клетках С-киназа фосфорилирует и тем самым активируетNa⁺/H⁺обменный насос плазматической мембраны, контролирующий внутриклеточный рН. Концентрация С-киназы выше всего в нейронах головного мозга, где, помимо, прочего она фосфорилирует ионные каналы нейронов и, изменяя их проницаемость, может влиять на возбудимость этих клеток.

В некоторых клетках активация С - киназы усиливает транскрипцию определенных генов.

Рис11.10. Роль ПКС в регуляции транскрипции.

Известны два внутриклеточных пути, через которые активированная С-киназа усиливает транскрипцию генов. В одном, С-киназа активирует протеинкиназный каскад, приводяций к фосфорилированию митоген-активируемой протеинкиназы (МАП – киназы), которая фосфорилирует и активирует ген-регуляторный белок Elk-1.Elk-1 связан с короткой последовательностью ДНК (обозначаемойserumresponseelement–SRE) и ассоциирован с другим ДНК - связывающим белком (обозначаемымserumresponsefactor–SRF). В другом пути, активация С-киназы приводит к фосфорилированию ингибиторного белкаIk-B, что сопровождадется высвобождением из комплекса ген-регуляторного белкаNF–kB, который мигрирует из цитозоля в ядро и активирует транскрипцию соответствующего гена.

Существует группа соединений, среди которых наиболее хорошо изучены форболовые эфиры, которые являются мощными активаторами ПкС. Они действуют подобно ДАГ как вторичные посредники, но в отличие от естественного ДАГ, они разрушаются медленно. Постоянно активируя ПкС, эти синтетические вещества вмешиваются в нормальную регуляцию клеточного роста и деления и служат факторами, стимулирующими образование опухолей..