В посте о регуляции чувства голода мы упоминали лептин, который выделяется жировой тканью, и, действуя на гипоталамус, снижает чувство голода: если запасов достаточно, еды нужно меньше. Но, кроме этого, лептин вызывает расщепление жиров, за счет такой саморегулирующейся системы у нас не накапливается слишком много жира. Как же это работает на молекулярном уровне?
Через гипоталамус лептин активирует симпатическую нервную систему, волокна которой подходят к адипоцитам - клеткам жировой ткани. Аксон симпатического нейрона выделяет норадреналин, который воздействует на β-3 адренэргические рецепторы, расположенные в мембране адипоцитов.
Этот рецептор изменяет конформацию (форму), активируется. В новой конформации он связываются с G-белком, который тоже плавает в мембране. G-белок состоит из нескольких субъединиц, но когда с ним связывается адренэргический рецептор, G-белок разваливается: от него отделяется α-субъединица. Теперь свободная α-субъединица, которая раньше была связана другими частями белка, активирует очередной белок – аденилатциклазу, которая тоже плавает в мембране. Аденилат циклаза берет АТФ (аденозинтрифосфат, молекула, которая всегда есть в цитоплазме, это носитель энергии) и превращается в цАМФ (циклический аденозинмонофосфат).ханизм действия лептина на жир (Ленинджер)
Вообще, такие каскады с G-белками и cAMP используются для многих гормонов и других сигнальных вещество, так что, зная его, вы знаете многое о том, как работают гормоны :) Но почему всё так сложно? Зачем клетке понадобилось так много стадий, чтобы просто передать сигнал? Дело в том, что сигнальные вещества воспринимаются клеткой в очень маленьких концентрациях, но ответ должен быть довольно масштабным. На каждой стадии сигнал усиливается: G-белок активирует насколько аденилатциклаз, а каждая из них делает много молекул cAMP.
Ну что же, сигнал уже передан с мембраны в цитоплазму, но что дальше? В нашем случае cAMP активирует протеинкиназу A, которая, в свою очередь, активирует другие белки, "навешивая" на них фосфатные группы.
Чтобы понять, что происходит дальше, нужно вспомнить, в каком виде жир хранится в адипоцитах. Так как молекулы жира гидрофобны, они собираются в достаточно крупные жировые капли (вспомните, масло на поверхности супа). Но это не просто капли, на их поверхности есть специальный белок перилипин. Он защищает жировую каплю от ферментов липаз, которые не имеют доступа к жирам. Но протеинкиназа A фосфорилирует перилипин, и, с фосфатом перилипин связывает гормон-чувствительную липазу, которая расщепляет жир.
Кроме этого, протеинкиназа A увеличивает транскрипцию белков-разобщителей, которые как бы проделывают дыру в митохондриальной мембране, через которую могут проходить протоны. Напомним, что энергия в митохондрии получается за счет того, что протоны накачиваются в межмембранное пространство, а потом, когда они возвращаются внутрь митохондрии, они крутят "турбину" – АТФ-синтазу. Но когда во внутренней мембране митохондрии появляется белок, через который протоны могут проходить, не совершая работы, КПД митохондрий уменьшается. В итоге, благодаря белкам-разобщителям, в адипоцитах может сжигаться больше жира.
Вот так вот сложно и интересно работает обычный сброс веса!
Хотите видеть новые статьи раньше других? Читайте больше классных постов в моем телеграм-канале о биологии.
Также есть интересные статьи на дзене: об ЛГБТ и гомофобии с точки зрения науки, подборка научно-популярных сайтов о биологии, серия статей об апоптозе: первая часть и вторая часть.