БИОХИМИЯ, 2006, том 71, вып. 10, с. 1328 - 1337
УДК 577.175.5
РЕЗИСТЕНТНОСТЬ К ГЛЮКОКОРТИКОИДАМ
Обзор © 2006 г. З. Oрбак
Ataturk University, Faculty of Medicine, Department of Pediatric Endocrinology, 25240, Erzurum, Turkey; E-mail: zerrinorbak@yahoo.com
Поступила в редакцию 27.02.06 После доработки 05.06.06
Глюкокортикоиды оказывают влияние на базальный гомеостаз организма во всех высших организмах. Важная роль этих стероидов в физиологии ведет к тому, что они играют важную роль также в патологии организмов. Устойчивость к глюкокортикоидам — редкое, встречающееся в отдельных семьях или у отдельных людей состояние, характеризующееся частичной потерей чувствительности органов к глюкокортикоидам. Считается, что в основе молекулярных механизмов, вызывающих подобную устойчивость в отдельных семьях или спорадически лежат мутации в гене а-рецептора глюкокортикоидов (hGR-a), ослабляющие его способность к передаче этого сигнала. Глюкокортикоиды необходимы для жизни, и поэтому полная резистентность к глюкокортикоидам является редкой. Целью настоящего обзора является обсуждение структурных и функциональных особенностей рецепторов глюкокортикоидов и оценка основных клинических и лабораторных характеристик устойчивости к кортизолу.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: глюкокортикоиды, устойчивость, рецептор.
Глюкокортикоиды играют важную роль в регуляции базального и связанного со стрессом гомеостаза. Эти стероидные гормоны необходимы для поддержания многих важных сторон биологической активности, таких как гомеостаз центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, обмен веществ и иммунная/воспалительная реакция. Глюкокортикоиды необходимы для жизни, и поэтому полная резистентность к глюкокортикоидам является редкой [1].
Принятые сокращения: GR — рецептор глюкокортикоидов; НТО — нетранслируемая область; MMTV — вирус опухоли молочной железы мыши; GRE — глюкокорти-коидчувствительный элемент; FKBP — белок, связывающий FK506; CyP-40 — циклофилин 40; AP-1 — активирующий белок-1; КРГ — кортикотропин-рилизинг гормон; АКТГ — адренокортикотропин; HPA-ось — гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось; DOC — дезоксикорти-костерон; TCR — рецептор T-клеток; ФНО — фактор некроза опухолей; ИФН — интерферон; ICAM — молекула межклеточной адгезии; iNOS — индуцибельная NO-синта-за; PPAR — рецептор активаторов пролиферации перокси-сом; C/EBP — белок, связывающий CCAAT/энхансер; PEPCK — фосфоенолпируваткарбоксикиназа; ИФР-СБ-6 — белок 6, связывающий инсулиноподобный фактор роста; bFGF — основной фактор роста фибробластов; VIP — вазо-активный интестинальный пептид; RXR — рецептор рети-ноидов X; ГРРГ — рилизинг-гормон гормона роста; ИФР — инсулиноподобный фактор роста; ПОМК — проопиомела-нокортин; ПТГрП — пептид, родственный пататгормону; ФРН — фактор роста нервов.
ГЕН РЕЦЕПТОРА ГЛЮКОКОРТИКОИДОВ ЧЕЛОВЕКА
Ядерные рецепторы подразделяют на шесть родственных подсемейств. Подсемейство 3 содержит рецепторы стероидов. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что подсемейство 3 включает рецепторы глюкокортикоидов, анд-рогенов, прогестерона и минералокортикоидов [2]. Кортизол осуществляет свое действие после захвата свободного гормона из кровотока [3]. Действие глюкокортикоидов опосредуется повсеместно распространенным внутриклеточным рецепторным белком, рецептором глюкокорти-коидов (ОЯ), который функционирует в качестве активируемого гормоном транскрипционного фактора генов-мишеней для глюкокортикоидов [4]. Структура гена, кодирующего ОЯ человека была выяснена в 1991 г. [5]. ОЯ экспресси-руется повсеместно почти во всех тканях и органах человека [6]. Ген ОЯ состоит из девяти экзо-нов и локализован в хромосоме 5 [1, 4]. Экзон 1 и первая часть экзона 2 содержат 5'НТО, экзоны 2—9 — кодирующие последовательности, а экзон 9 — 3'НТО [5, 7]. Недавно было показано наличие двух ранее неидентифицированных экзонов (экзонов 1А и 1В) выше исходно определенного экзона 1 (который теперь называют экзоном 1С) [1]. Активность гена рецептора глюкокортикоидов регулируют, по меньшей мере, три промото-
ра, что обеспечивает благоприятную возможность тканеспецифичной экспрессии [8].
мРНК GR ЧЕЛОВЕКА
В 1985 г. были впервые клонированы кДНК рецептора глюкокортикоидов человека [9, 10]. Исходно были обнаружены две формы кДНК: hGRa и hGRp. Обе мРНК hGRa и hGRp содержат экзоны 1—8, но различающиеся варианты экзо-на 9 в результате альтернативного сплайсинга. мРНК hGRa и hGRp содержат экзон 9а и 9Р и с них идет синтез hGRa и hGRp соответственно. Недавно была обнаружена третья мРНК hGR. В большинстве тканей уровень экспрессии этого транскрипта выше по сравнению с другими двумя ранее выявленными матрицами [1, 7]. Эта матрица содержит экзоны 1—8 и целиком экзон 9, включающий экзон 9а, «область J» и экзон 9р. Полагают, что с этой мРНК происходит синтез hGRa (рис. 1) [1, 3, 4]. hGRa представляет собой классический GR, который связывает глю-кокортикоиды и действует как трансактиватор или трансрепрессор по отношению к чувствительным к глюкокортикоидам промоторам [4]. hGRp не связывает глюкокортикоиды [11]. Хотя Бамбергер с соавт. [6] в 1995 г. впервые обнаружили, что hGRp может действовать в качестве доминантно-негативного ингибитора hGRa in vitro, его физиологическая и патологическая роль остается неясной.
Белок GR человека. hGR содержит три главных домена, N-концевой, или «иммуногенный» домен, центральный, ДНК-связывающий домен и C-концевой, лигандсвязывающий домен [4]. N-Концевой домен содержит область активации транскрипции (AF1/tau1/enh2), необходимую для максимального усиления транскрипции [12]. AF1 может действовать конститутивно в отсутствие лигандсвязывающего домена и стимулировать транскрипцию с простых промоторов, содержащих сайты связывания GR [13]. Гибкий домен AF1 идеально приспособлен для создания модулированных поверхностей в GR. AF1 GR не является жизненно необходимой [13]. Трехмерная структура N-концевого домена или (если имеется) его AF1 неизвестна ни для одного из ядерных рецепторов гормонов [13]. N-Концевой домен является высокоиммуно-генным и содержит основные известные сайты фосфорилирования в GR [13]. GR представляет собой фосфопротеин, и фосфорилирование является очевидной возможностью регуляции его активности [13]. Сообщалось, что фосфорили-рование нарушает стабильность GR [14]. Все семь сайтов фосфорилирования (6 Ser и 1 Thr),
идентифицированных в GR мыши, находятся в NTD, внутри домена AF1 или рядом с ним [15]. Пять из них найдены и в GR человека. Изолированные мутации этих сайтов не влияют на активность рецептора с репортерным конструктом, управляемым промотором MMTV, но активность GR, лишенного всех пяти консервативных сайтов, значительно снижена [16].
ДНК-Связывающий домен, расположенный в центре аминокислотной последовательности GR, является наиболее консервативной областью молекул ядерных рецепторах гормонов. Он состоит из двух высококонсервативных «цинковых пальцев» (двух групп из четырех остатков Cys, причем каждая группа координационно связывает один атом Zn), хотя они и не образуют классических трехмерных структур цинковых пальцев, как в белке Xenopus и других белках с истинными цинковыми пальцами [13]. Возникающая третичная структура содержит спирали, которые специфично взаимодействуют с ДНК. ДНК-Связывающий домен содержит аминокислоты, которые контактируют со специфическими основаниями в последовательностях ДНК, называемых глюкокортикоидчув-ствительными элементами (GRE) обеспечивая специфичность связывания GR с ДНК. Эти аминокислоты локализованы преимущественно в первом цинковом пальце, который содержит «блок P», состоящий из трех аминокислот и ответственный за дискриминацию чувствительного элемента. Область второго цинкового пальца стабилизирует взаимодействие ДНК-связываю-щего домена с GRE. Пять аминокислот во втором цинковом пальце, называемых «блоком D» играют важную роль в гомодимеризации на GRE [13, 17, 18]. Атомы цинка выполняют структурную функцию, причем каждый прикрывает N-конец амфипатической a-спирали и поддерживает пептидную петлю. Первая стабилизированная спираль содержит несколько аминокислот, важных для специфичного для последовательности ДНК связывания по большой бороздке GRE. Две другие спирали обнаруживаются во втором цинковом пальце. Они связывают ДНК неспецифично по малой бороздке, и этот вклад важен для кооперативного, высокоаффинного связывания димеров GR с классическими палиндромными GRE. Главной особенностью элементов вторичной структуры в глюкокортикоидчувствительном элементе является наличие трех спиральных областей. Спирали I и III ориентированы перпендикулярно друг другу и образуют основу гидрофобного ядра. Обе они являются правильными a-спиралями, а спираль II в некоторой мере искажена [13, 17]. ДНК-Связывающие домены взаимодействуют
Рис. 1. Схема структуры гена ОВ человека (из [1, 3, 4] с модификацией)
hGR gene
hGRamRNA
1-8
1-8
hGRa protein
\
T1
hGRßmRNA
±5,5 kb
1-8
3'UTR
j ±7,0 kb
3'UTR
DBD t2 LBD
hGRa
I «Immunogenic» Domain |DBDHR LBD |
1 777 I_
A/B
C D
hGRp protein
ЩЩз^ШП ±4,3 kb
3'UTR
DBD
til
GRa elicits specific biological responses
GRp functions as a dominant negative inhibitor of GR a receptor
E
также с определенными гетерологичными белками, например, с с^ип [13].
Лигандсвязывающий домен несет ответственность за узнавание и связывание лигандов в виде стероидных гормонов, шаперонов и других белков [19]. Этот домен, состоит приблизительно из 12 спиралей, образующих глобулярную структуру, из трех групп спиралей, которые формируют боковые стороны и вершину глобулы с образованием центрального кармана — ли-гандсвязывающего сайта [20]. Кристаллическая структура лигандсвязывающего домена ОЯ выявила новый тип димеризации рецептора и узнавания коактиватора [13]. С помощью молекулярной генетики было обнаружено, что рядом с С-концом лигандсвязывающего домена нескольких связывающих гормоны рецепторов находится короткая спиральная аминокислотная последовательность (обычно 12-я спираль важна для активации транскрипции гена) [20]. Кроме того, LBD содержит небольшой, но важный субдомен зависимо
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.