Как ферменты общаются

Ферменты синтаза оксида азота (NOS1) и протеинкиназа C (PKC) играют важную роль в передаче сигналов в нейронах мозга и других клетках. Учёные под руководством профессора Бернда Факлера из Института физиологии Фрайбургского университета впервые показали, что эти ферменты могут активироваться при физиологических условиях исключительно за счёт электрической стимуляции клеточной мембраны.

Ключевые открытия:

• Образование суперкомплексов: Оба фермента структурно взаимодействуют с потенциал-зависимыми кальциевыми каналами (Cav2-каналами), формируя белковые суперкомплексы.
• Механизм активации: В этих комплексах NOS1 и PKC закреплены на цитоплазматической стороне мембраны в непосредственной близости от устья канала. При возбуждении мембраны каналы Cav2 открываются, доставляя ионы кальция (Ca²⁺), которые связываются с ферментами и активируют их.
• Скорость и локальность: Благодаря близкому расположению, для эффективной связи требуется электрическая стимуляция длительностью менее миллисекунды. Максимальная эффективность достигается при частоте потенциалов действия 1 Гц и выше. Сигнальный каскад остаётся локально ограниченным (в пределах нанометров от канала), что обеспечивает специфичность и предотвращает побочные пути, включая гибель клеток.
• Физиологическая альтернатива: Работа раскрывает естественный механизм активации NOS1 и PKC, предлагая альтернативу широко используемым синтетическим активаторам (донорам NO или диацилглицеролам).

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).