Влияние бактериальных токсинов на активность аденилатциклазы (АДФ-рибозилирование G-белков)

Для изучения функционирования G-белков аденилатциклазной системы были использованы экзогенные бактериальные яды холерный и коклюшный токсины. Токсины в экспериментальных условиях повышают активность аденилатциклазы практически во всех клетках организма; так, холерный токсин может стимулировать секрецию тиреоидных гормонов клетками щитовидной железы, стероидных гормонов клетками надпочечников, распад жиров в жировых клетках. Реакция разных клеток на холерный токсин вызвана повышением уровня цАМФ в этих клетках.

Холерный токсин - олигомерный белок. Одна из субъединиц фермент АДФ-рибозилтрансфераза; проникая в клетку, она катализирует присоединение АДФ-рибозы к бs-субъединице комплекса [бs - ГТФ] [АЦ] (этап активации аденилатциклазы).

NAD+ + [бs, - ГТФ] [АЦ] - [АДФ - рибозил - бs ГТФ] [АЦ] +никотинамид + Н+

АДФ-рибозилирование ингибирует проявление ГТФ-фосфатазной активности бs - субъединицы, не происходит дефосфорилированние ГТФ. Цикл функционирования G-белка останавливается на этапе активации фермента аденилатциклазы, отвечающего за образование цАМФ из АТФ. Фермент аденилатциклаза сохраняет повышенную активность в течение длительного времени.

Субъединица коклюшного токсина, проникая в клетку, катализирует АДФ-рибозилирование бi-субъединицы активированного Gi-белка(бi вг-ГТФ).

NAD+ [бi вг-ГТФ] - [АДФ-рибозил-бi вг-ГТФ] + никотинамид + Н+

Модифицированная бi - субъединица сохраняет высокое сродство к вг - субъединицам, те. Gi-белок теряет способность диссоциировать на бi - ГТФ и вг-субъединицы. Таким образом, ингибирующий сигнал (бi-ГТФ) не достигает аденилатциклазы, значит в этом случае возможна только её активация при связывании с бs-ГТФ. Действие коклюшного токсина на клетки тканей всегда приводит к повышению уровня цАМФ.

Симптомы холеры и коклюша развиваются в результате действия токсинов, вырабатываемых соответствующими микроорганизмами.