Характеристика ядерного типа рецепции гормонов. Домены Е, С, А, В

10 Августа в 10:41 710 0


Домен Е

Этот домен — гормонсвязывающий фрагмент, закономерно локализованный на С-конце рецепторной молекулы или в его близи и состоящий приблизительно из 250 остатков аминокислот. Важнейшее функциональное свойство этого домена — специфическое связывание соответствующего гормона-лиганда. Его универсальное структурное свойство — наличие специального гидрофобного «кармана», формирующего место (сайт) специфического связывания рецептора с гормоном с помощью водородных и гидрофобных связей.

Значительные различия в структуре и свойствах связывающего места каждого типа рецептора обусловливают узнавание определенной группы гормонов. Однако домен Е характеризуется в целом высокой степенью консервативности первичной структуры: как межвидовой (до 95% гомологии аминокислотных последовательностей) для однотипных рецепторов (например, ЕР птиц, крыс, человека), так и между разными представителями суперсемейства (например, до 85% гомологии между ГР и MP) — рис. 50, 51.

Общий план структуры представителей суперсемейства ядерных рецепторов (Р) человека и степень гомологии их главных доменов
Рис. 51. Общий план структуры представителей суперсемейства ядерных рецепторов (Р) человека и степень гомологии их главных доменов:
АР — андрогенный, ПР — лрогестиновый, ГР — глюкокортикоидный, MP — минерало-кортикоидный, ЭР — эстрогенный. ДР — рецептор производных витамина Д3, TP — рецептор тиреоидных гормонов, АР — ретиноидный: цифрами внутри прямоугольников обозначена степень гомологии доменов разных рецепторов с АР (100%), снизу указаны номера аминокислотных остатков; остальные обозначения см. на рис. 50


По-видимому, роль фрагмента F, если он имеется, сводится к облегчению связывания гормона с доменом Б. Конечный итог связывания гормона-индуктора с доменом Е — активация другого главного фрагмента рецептора — домена С. Эта активация опосредуется коротким «шарнирным» (сопрягающим) фрагментом D, с помощью которого происходит активирующий аллостерический переход домена С.

Домен С

Он представляет собой ДНК-связывающий, эффекторный фрагмент, локализованный почти во всех случаях приблизительно в середине рецепторной молекулы и состоящий примерно из 60-65 аминокислотных остатков. Важнейшее функциональное свойство домена соответственно — способность прямо взаимодействовать с ДНК, точнее, с ГЧЭ, обусловливая векторность влияния рецепторов на геном.

Важнейшая, универсальная структурная характеристика домена С всех рецепторов — металлозависимая петлевая («пальцевая») организация (мотив). Как показано на рис. 52, 8 консервативно расположенных остатков Цис в домене и 2 атома Zn с помощью координационных связей стандартно формируют 2 «пальца»: каждый «палец» — атом Zn, связанный 4 координационными связями с 4 остатками Цис аминокислотной цепи.

Следует подчеркнуть, что «пальцевой» мотив характерен и для многих конституитивных нерецепторных факторов транскрипции эукариотических клеток (фактора транскрипции TF-IIIA гена 5S РНК шпорцевой лягушки, включающего 9 петель, белков — регуляторов развития дрозофилы, содержащих по 4 петли (Пташне, 1987; Спирин и др., 1990). «Пальцевой» мотив играет принципиально важную роль во взаимодействии рецепторов и их гомологов с ДНК (см. ниже).

Весь домен С обладает еще более высокой консервативностью линейной структуры, чем домен Е. Так, ее межвидовая гомология для однотипных рецепторов может достигать 100%, подобие структуры разных представителей суперсемейства — 91% (см. рис. 50, 51). Очевидно, высокая степень гомологии именно этого фрагмента и определяет единство S/T/A1-рецепторов, с одной стороны, и многих нерецепторных регуляторов транскрипции — с другой.

Металлозависимая двухпетлевая структура ДНК-связывающего домена ядерных рецепторов


Рис 52. Металлозависимая двухпетлевая структура ДНК-связывающего домена ядерных рецепторов:
I, II —1-я и 2-я петли

Оказалось, что наиболее консервативна по первичной структуре в разных рецепторах суперсемейства структура первого, N-конце-вого «пальца» — субдомена CI. Именно этот субдомен, богатый гидрофобными аминокислотными остатками, определяет специфическое взаимодействие рецептора с соответствующим ГЧЭ по большой бороздке ДНК. Второй «палец» — субдомен СП, богатый основными аминокислотными остатками (Apг и Лиз), обеспечивает электростатическое, закрепляющее взаимодействие рецептора с отрицательно заряженным сахаро-фосфатным остовом ДНК.

В элегантных генно-инженерных экспериментах с химерными конструктами рецепторов установлено, что субдомен CI, но не СП целиком определяет саму возможность специфического гормонального эффекта рецептора. Так, природный рецептор EP-CI/ГР-СП обусловливает, соответственно эстрогенный эффект, а рецептор ГР-СI/ГР-СП — глюкокортикоидный. Вместе с тем гибридный конструкт EP-CI/EP-CII индуцирует эстрогенное действие, гибрид же ГР-CI/ЕР-СП — глюкокортикоидное. Отсутствие субдоменов CI в конструктах устраняет любые гормональные эффекты, делеция же субдомена СП лишь их ослабляет (Гронмейер и др., 1988).

Второй важнейшей функцией домена С (первая — прямое взаимодействие с ДНК) является образование гомодимеров рецепторов. Гомодимеризация резко усиливает прочность связывания гормон-рецепторных комплексов с ДНК и их транскрипционный эффект.

Какой из главных доменов р.ецептора (С или Е) определяет специфичность гормонального эффекта? На этот вопрос в значительной мере дали ответ также эксперименты с генно-инженерными химерными конструктами (Кюмар и др., 1987).

Так, естественные гормонсвязанные ГР и ЕР избирательно индуцируют соответственно глюкокортикоидный и эстрогенный эффекты. Вместе с тем гибрид ЕР-С/ГР-Е (ДНК-связывающий домен взят от ЕР, а гормонсвязывающий — от ГР) в комплексе с глюкокортикоидами вызывает эстрогенный эффект. Гибрид же ГР-С/ЕР-Е в комплексе с эстрогенами индуцирует глюкокортикоидный эффект. Инверсия гормональных ответов в химерных конструктах свидетельствует о том, что на рецепторном уровне специфика действия гормона полностью определяется структурой ДНК-связывающего домена. Роль же комплекса гормона-индуктора с доменом Е сводится лишь к неспецифической активации фрагмента С.

Следует иметь в виду, что отмеченное правило справедливо лишь в том случае, если структура доменов С (субдоменов CI) в рецепторах разного типа существенно отличается, а связывающие и соответствующие ГЧЭ в ДНК неидентичны. Если же домены С высокогомологичны и соответствующие ГЧЭ идентичны, то гормоны в принципе могут взаимно заменять друг друга, оказывая дублирующие эффекты. Специфичность же эффекта гормонов в таких случаях формируется на других уровнях: соотношении концентрации рецепторов разных гормонов в клетке, избирательном взаимодействии рецепторов с нерецепторными факторами транскрипции, наконец, регуляторными эффектами домена А/В на геном.

Домен А/В

Этот довольно длинный фрагмент рецепторов, всегда расположенный на N-конце их полипептидной цепи, весьма вариабелен по первичной структуре и представляет собой соответственно доминирующий иммуноген рецепторных молекул. По-видимо-
му, наиболее вариабельный по структуре субдомен А, расположенный на самом N-конце р играет определенную роль в неспецифическом связывании гормон-рецепторных комплексов с ДНК. Роль же субдомена В или всего домена А/В может сводиться иногда, например в случае ГР, к резкому усилению специфического эффекта глюкокортикоидов. Можно полагать, что эффект этого фрагмента по своему механизму существенно отличается от эффекта фрагмента С. В последнем случае фрагмент

С непосредственно взаимодействует с геномом вблизи структурного гена, прямо регулируя его транскрипцию — цис-генная регуляция. В случае же домена А/В взаимодействие с ДНК может каким-то образом осуществляться за счет изменения активности локусов ДНК, отдаленных от гормонзависимого структурного гена, косвенно влияя на транскрипционный процесс — транс-генная регуляция (Ивенс, 1988). Кроме того, если домен С обязателен для самого функционирования рецептора, то фрагмент А/В играет иногда значительную, но лишь вспомогательную регуляторную роль.

В.Б. Розен
Похожие статьи
показать еще
 
Эндокринная хирургия