РОССИЙСКИЙ ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2008, том 2(11), № 4 с. 378-388
ОБЗОР
0RPHAN-РЕЦЕПТ0РЫ В КЛЕТКАХ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ: РОЛЬ В ИММУНОРЕГУЛЯЦИИ
© 2008 г. С.В. Сибиряк*/**, В.А. Вахитов*, В.А. Черешнев**
* Институт биохимии и генетики УНЦРАН, Уфа, Россия;
** Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Поступила: 18.02.08 г. Принята: 25.04.08 г.
Некоторые представители суперсемейства ядерных рецепторов эукариотических клеток (лиганд активируемых транскрипционных факторов), называемые orphan-рецепторами (PPARs, LXRs, PXRs, CARs, FXRs, HNF-4, ERRs) являются «биосенсорами» липофильных сигнальных молекул, — метаболитов стероидных гормонов и холестерина, эйкозаноидов, моно-/полиненасыщенные жирные кислоты, липофильных ксенобиотиков и еще неизвестные биоактивные молекулы. Orphan-рецепторы осуществляют контроль множества клеточных функций, включая созревание, дифференцировку, пролиферацию, апоптоз, основной обмен. В клетках иммунной системы (макрофагах, дендритных клетках, лимфоцитах и пр.) обнаружена экспрессия многих orphan-рецепторов, а с помощью методологии фармакологического анализа и генной инженерии установлена важная роль этих рецепторов в регуляции механизмов врожденного и адаптивного иммунитета. Накапливающиеся знания подтверждают и систематизируют многие уже известные факты, подтверждают важнейшую роль изменяющегося «биохимического» и «химического» микроокружения клеток иммунной системы, как фактора «модуляции» их активности, что расширяет понятие нейро-эндокринно-иммунорегуляции до «нейро-эндокринно-метабо-лической» иммунорегуляции.
Ключевые слова: orphan-рецепторы, иммунокомпетентные клетки, иммунорегуляция
ВВЕДЕНИЕ
Суперсемейство ядерных рецепторов (ЯР) представлено у позвоночных почти 50 белками, которые имеют сходную структурно-функциональную организацию и исполняют роль лиганд-активируемых регуляторов транскрипции генов. Первым описанным ядерным рецептором был рецептор глюко-кортикостероидов [см. 1]. В дальнейшем, благодаря различным проектам по исследованию генома, были идентифицированы гены, продукты которых, — полипептиды близкой структуры, сформировали семейство ядерных рецепторов. Для многих ядерных рецепторов проблемы идентификации эндогенного лиганда не существовало, они были известны еще до выяснения структуры самого рецептора, это, к примеру, рецепторы тиреоидных гормонов (ТИа/Р), ретиноевой кислоты
Адрес: 450054, Уфа, пр. Октября 71, Институт биохимии и генетики УНЦ РАН. Е-таП:8гд8Ш@таП.га
(RARs), эстрогеновые рецепторы (ERs) и рецепторы к 3-кетостероидам (GRs, MRs, PgRs, ARs), витамину D (VDRs). Для других ядерных рецепторов эндогенные лиганды были идентифицированы позднее, нежели установлена структура самого рецептора, а для некоторых лиганды неизвестны и по сей день. Эта группа белков была названа orphan-рецепторами (англ. orphan — безродный, сирота). Так, к примеру, у человека идентифицированы лиганды 23-х ядерных рецепторов, а для 25-ти рецепторов они предполагаемы, или неизвестны (собственно orphan-рецепторы). Тем не менее, для многих orphan-рецепторов установлены экзогенные агонисты и антагонисты, и, соответственно, фармакологические эффекты, связанные с блокадой или активацией этих рецепторов [2].
Типичная структура ядерных рецепторов (рис. 1) включает N-терминальный регулятор-ный домен (A/B, AF-1), выполняющий функцию регулятора транскрипции, далее следует ДНК-связывающий домен (DBD), который
взаимодействует с соответствующим участком ДНК (рецептор-отвечающим элементом, RE). С помощью «шарнирного» участка (hinge) DBD связан с мультифункциональным лиганд-связывающим доменом (LBD), отвечающим за связывание лигандов, димериза-цию, взаимодействие с другими белками (коактиваторами и корепрессорами), транс-клокацию рецептора из цитоплазмы в ядро. C-терминальный домен (AF-2), совместно с AF-1, также выполняет роль регулятора транскрипции.
Ядерные рецепторы локализуются в цитоплазме (тип I) или конституитивно присутствуют в ядре (собственно ядерные рецепторы, тип II) и осуществляют регуляцию множества функций в многоклеточных организмах (рост, дифференцировку, активацию, апоп-тоз и пр.) путем прямого контроля экспрессии генов и ряду «негеномных» эффектов. Активность рецепторов контролируется следующим механизмом [2, 3]: цитоплазматиче-ский рецептор связывается со специфическим лигандом, который в подавляющем большинстве представлен небольшой липо-фильной молекулой (стероиды, арахидонаты, ретиноиды, витамин D), далее происходит диссоциация комплекса рецептора с HSP-90, гомодимеризация (гетеродимеризация), присоединение коактиватора, трансклокация в ядро и взаимодействие с отвечающим мотивом ДНК. Собственно ядерные рецепторы конституитивно экспрессируются в ядре, после связывания лиганда и гетеродимеризации (в качестве партнера выступает, чаще всего, RXR), или в мономерной форме, взаимодействуют с ДНК. Активации/подавление транскрипции генов осуществляется благодаря присоединению к лиганд-связанной форме рецептора различных белков коактивато-ров/корепрессоров. Существует еще один механизм, характерный, к примеру, для PPARs и названный трансрепрессией. В этом случае активная форма рецептора способна присоединяться непосредственно к другим транскрипционным факторам, или конкурировать с ними за белки активаторы, или тормозить фосфорилирование MAP-киназ, что приводит к негативной регуляции транскрипции [4].
Попытки классифицировать ядерные рецепторы по их механизму действия, лиганд-ной специфичности, физиологической роли не были успешны, и в настоящее время используется номенклатура, сходная с таковой для цитохромов Р450, и основная на гомоло-
Синтез/подавление синтеза белка
Клеточный ответ
Рис. 1. Гипотетическая структура и механизм функционирования ядерных рецепторов DBD — ДНК-связываю-щий домен, LBD — лиганд-связывающий домен, Hinge — «шарнирный» участок, AF-1/AF-2 — N- и С-кольцевые фрагменты, СА/R — белки коактивато-ры/корепроцессоры, TF — транскрипционный фактор
гии аминокислотных последовательностей [5]. Ядерные рецепторы (NR) позвоночных, согласно молекулярному филогенетическому анализу [6], объединяются в семь групп или семейств (0 — 6), каждая из которых включает подсемейства (обозначается латинской буквой) и подтипы (обозначаются цифрой). В литературе, однако, пока чаще используют тривиальные названия рецепторов. К примеру, первая группа включает тиреоидные рецепторы (TRs, или NR1A1/2), рецепторы ретиноевой кислоты (RARs, или NR1B1/2/3), рецепторы витамина (VDRs, NRШ) и orphan-рецепторы, — рецепторы пролифераторов пероксисом (PPARs, или NR1С1/2/3), печеночные X рецепторы (LXRs, NR1H1/2/3) и др.
Реализуемые через соответствующие ядерные рецепторы физиологические эффекты, в том числе и иммунорегуляторные, стероидных и тиреоидных гормонов, ретиноевой кислоты, витамина D, в целом, хорошо изучены. Данный обзор посвящен подгруппе orphan-рецепторов, ее некоторым представителям, роль которых в контроле иммунореактивно-сти менее ясна и находится в стадии активного исследования.
Рецепторы, ассоциированные с рецепторами ретиноевой кислоты или ретиноневые orphan-рецепторы
(Retinoic acid-related orphan receptors, RORs)
Семейство ROR представлено тремя подтипами рецепторов: RORa (NR1F1), RORp (NR1F2) и RORy (NR1F3). ДНК-связывающий домен RORs, содержащий 66 аминокислот, высоко консервативен, что предполагает единый участок связывания (ROR response element, RORE) для всех трех рецепторов, в то время как LBD имеет лишь 50% гомологию аминокислотной последовательности. RORs способны индуцировать транскрипцию «отвечающих» генов в форме связанного с бел-ком-коактиватором мономера; образование этого комплекса индуцируется лигандом (и) или при фосфорилировании рецептора [7]. RORa широко экспрессирован в различных тканях: скелетных мышцах, яичках, клетках Пуркинье в мозжечке, сетчатке, а также в селезенке. Экспрессия RORP ограничена зонами ЦНС, ответственными за процессинг сенсорной информации в спинном мозге, тала-мусе, сенсорной коре, а также участках мозга, контролирующих биоритмы. RORy широко экспрессирован в тимусе, мышцах, мозге, сердце, легких, почках. Одна из изоформ RORY2 (RORyt) экспрессирована только в тимусе и носит название TOR (thymus orphan receptor). Предположительно, лигандами RORa является холестерин и сульфат холестерина, а лигандами RORP и RORy — некоторые ретиноиды [8, 9].
RORa и RORP ответственны за развитие нервной системы, а фенотипическими проявлениями мутации генов RORa и RORP у мышей являются атаксия, дегенерация сетчатки, гипотония, нарушение циркадных ритмов, быстрая гибель [2]. В то же время установлено, что RORa участвует в негативной регуляции воспалительной реакции путем подавления транскрипции NF-кВ-зависимых генов (TNFa, IL-8, COX-2 и др.), а у мышей с мутацией RORa, в сравнении с нормальными животными, продукция провоспалительных цито-кинов в ответ на введение бактериальных ЛПС резко увеличивается [10—12].
RORy/RORyt необходимы для нормального развития Т лимфоцитов. Высокий уровень экспрессии обнаруживается в дубль-позитивных тимоцитах, экспрессия снижается на этапе позитивной селекции, а в одинарно-позитивных тимоцитах и зрелых Т-клетках RORy/RORyt практически не выявляется [13].
Установлено, что у мышей с дефектом RORy/RORyt генов содержание тимоцитов, из-за их интенсивного апоптоза, снижается почти на 90% [14]. В свою очередь, животные с гиперэкспрессией RORyt в зрелых Т лимфоцитах, равно как и RORy/RORyt -экспрессирую-щие клетки Т гибридом, характеризуются гипореактивностью при стимуляции TCR, сниженным уровнем активационно-индуци-рованного апоптоза [7, 15]. Механизмы RORy/RORyt-зависимого контроля созревания тимоцитов окончательно неясны, однако установлено, что RORy/RORyt обеспечивают адекватную экспрессию Bcl-xL на этапе перехода кортикальных тимоцитов в дубль-негативные клетки, и в процессе реаранжировки генов TCRa [15]. Существенно, что, помимо резкого усиления апоптоза тимоцитов, у RORy/RORyt -/- мышей наблюдается высокая частота Т клеточных лимфом, что связано с появлением Т клеток, имеющих дефект
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.