Ген субъединицы β3 белка G (GNB3)

08 Августа в 14:48 1691 0


Субъединица β3, кодируемая геном GNB3, входит в состав белка G, состоящего из трех разных, связанных нековалентно субъединиц (α, β и γ). Название многочисленных белков (белки G), входящих в это семейство, связано с тем фактом, что все белки этого семейства связывают гуанозинтрифосфат (GTP) и расщепляют его до гуанозиндифосфата (GDP). К настоящему времени у человека обнаружено как минимум 16 различных типов α-субъединиц, 5 типов β-субъединиц и 12 типов γ-субъединиц. Все белки G относятся к так называемым пропеллерным рецепторам, и при анализе их пространственной организации можно условно выделить 7 лопастей пропеллера.

Белки G расположены главным образом в плазматической мембране, и их функцией является передача внешних сигналов, полученных этими интегральными белками мембран, внутриклеточным регуляторным белкам, входящим в цепь передачи соответствующего сигнала. β- и γ-субъединицы образуют стабильный функциональный димер, и от того, какие именно β- и γ-субъединицы входят в состав димера, зависит специфичность конкретного полного комплекса (белок G) при передаче сигнала.

Активация рецептора происходит в тот момент, когда α-субъединица освобождает связанный GDP в обмен на GTP, что, собственно, и вызывает диссоциацию α-субъединицы и димера, состоящего из β- и γ-субъединиц (βγ-димер). В диссоциированном состоянии как α-субъединица, так и βγ-димер может активировать или ингибировать действие многих внутриклеточных регуляторных белков, к которым относятся белки ионных каналов, фосфолипазы, изоформы аденилатциклазы, киназы типа Р13 и MAP, а также ряд других сигнальных факторов. Благодаря присущей ей GTPазной активности α-субъединица расщепляет GTP до GDP. После этого α-субъединица и βγ-димер реассоциируют в полный комплекс который вновь становится готовым для следующего цикла активации.

Таким образом, активация белка G может рассматриваться как стадия, лимитирующая скорость передачи сигнала внутрь клетки, т. е. своего рода «бутылочное горлышко». В силу этого вполне оправданным выглядит предположение, что наличие мутаций или полиморфизмов, влияющих на функции различных субъединиц белка G или на уровень их экспрессии, может вызывать существенные изменения в эффективности передачи сигнала внутрь клетки. Особенно важно подчеркнуть тот факт, что эти эффекты могут наиболее ярко проявляться в фармакогенетике. Общеизвестно, что генетические особенности организма существенно влияют на подбор оптимальных доз и эффективность действия многих лекарственных препаратов. Вполне возможно, что действие многих препаратов осуществляется через активацию одного из подтипов белков G, которых, по всей видимости, существует от нескольких десятков до нескольких сотен.

К настоящему времени установлено, что именно белки G опосредуют передачу внутрь клеток сигналов, контролирующих тонус сосудов, а также пролиферацию многих типов клеток. Кроме того показано, что именно через белки G осуществляется активация многих сигнальных цепей, в т. ч. и β-адренергического сигнального пути.

В кодирующей последовательности гена GNB3, кодирующего субъединицу типа β3, обнаружен однонуклеотидный полиморфизм С/Т в экзоне 10 в положении 825 по последовательности мРНК (положение 5500 по геномной ДНК). Хотя в обоих случаях кодируется одинаковая аминокислота серии (Ser), в клетках носителей аллеля Т была обнаружена укороченная субъединица β3, получившая обозначение Gβ3s. Детальное изучение нуклеотидных последовательностей гена GNB3 позволило установить, что наличие остатка Т в положении 825 каким-то образом коррелирует с прохождением альтернативного варианта сплайсинга (удаления интронов), при котором используется обычно «молчащий» участок сплайсинга внутри экзона 9. Этот участок взаимодействует с участком сплайсинга на 3'-конце экзона 8, и таким образом в клетках носителей аллеля Г из мРНК гена GNB3 удаляется дополнительный фрагмент длиной 123 н. п., что приводит к синтезу укороченной на 41 аминокислоту субъединицы β3 (Gβ3s).

Точный механизм реализации альтернативного механизма сплайсинга до сих пор не выяснен, однако установлено, что 3 однонуклеотидных полиморфизма, 2 из которых расположены в интроне 9 и 1 — в промоторной области, находятся в полном неравновесии по сцеплению с полиморфизмом С825Т. Кроме того, расчет вторичной структуры пре-мРНК для 2 вариантов гена показал, что конформации этих вариантов существенно различаются. По всей видимости, вероятность реализации одного из вариантов сплайсинга зависит от вторичной структуры пре-мРНК, которая в свою очередь определяется наличием определенных нуклеотидов в полиморфных участках интрона 9 и экзона 10.

Следует отметить, что в клетках носителей генотипа ТТ реализуются оба варианта сплайсинга и, соответственно, синтезируются оба варианта β3-субъединицы: Gβ3 и Gβ3s, различающиеся по длине на 41 аминокислоту. Сравнение рассчитанных пространственных структур этих двух вариантов показало, что в отличие от структурной организации в виде пропеллера с 7 лопастями, характерной для субъединицы Gβ3, у субъединицы Gβ3s отсутствует одна из лопастей предполагаемой пропеллерной структуры.

В ряде работ было показано, что аллель 825Т ассоциирован с усиленной активацией белка G и, как следствие этого, с усиленной передачей сигнала внутрь клетки. А это в свою очередь сопровождается ускорением роста клеток и их пролиферации. Другим проявлением повышенной активности белка G, содержащего субъединицу Gβ3s (кодируемую аллелем 825Т), является активация систем транспорта ионов Na+ внутрь клеток, а протонов в противоположном направлении. Этот процесс осуществляется семейством белков NHE (от англ. Na+-H+-exchanger) и играет важную роль в поддержании необходимого уровня рН как внутри клеток, так и в митохондриях по отношению к цитоплазме.



Показано, что активность натриево-протоновых ионообменников (NHE), которая регулируется с помощью белка G, увеличена у пациентов с эссенциальной АГ. Гипертония, зависимая от соли (хлорид натрия) наблюдается приблизительно у 50 % пациентов с эссенциальной АГ и представляет собой смешанный фенотип, в формировании которого наряду с факторами окружающей среды существенную роль играют генетические факторы.

Ассоциации полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с эссенциальной АГ посвящены многочисленные исследования. Однако сравнительная интерпретация этих исследований затруднена вследствие различий в определении нормального и повышенного давления, использованных в разных исследованиях. Тем не менее большинство исследований, проведенных у европейцев, подтверждает ассоциацию полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с эссенциальной АГ.

Ассоциация полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с эссенциальной АГ в европейских популяциях
Ассоциация полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с эссенциальной АГ в европейских популяциях

Особенно надежно это было показано в 2 исследованиях больших группах больных АГ немецкой и бельгийской популяций.

Аналогичные результаты были получены и при изучении ассоциации полиморфного маркера С825Т гена GNB3 у потомков первого поколения в двух группах австралийских семей европейского происхождения, в одной из которых оба родителя имели АГ, в другой группе у обоих родителей не было признаков АГ в возрасте после 50 лет. В то же время не удалось обнаружить ассоциацию полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с АГ у двух групп больных французской и ирландской популяций. Правда, следует отметить, что в этой работе использовалась не совсем корректная классификация уровня АД по отношению к норме. И наконец, не было обнаружено ассоциации с АГ маркера С825Т в группе 903 больных финского происхождения. Отсутствие положительных результатов в этом случае может быть связано как с не совсем корректными критериями подбора групп случай/контроль, так и с низкой частотой аллеля 825Т (24 %) в финской популяции.

Анализируя полученные результаты, можно уверенно утверждать, что в европейских популяциях полиморфный маркер С825Т гена GNB3 достоверно ассоциирован с АГ, причем значения OR составляют 1,3-1,8 в случае исследований, а следовательно, в европейских популяциях носители аллеля 825Т имеют повышенный риск АГ.

В то же время результаты, полученные при изучении ассоциации полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с АГ в восточно-азиатских популяциях, существенно более противоречивы. В двух работах в больших группах японской популяции больных с АГ (718 и 762) и индивидов без АГ (515 и 352) авторам не удалось обнаружить ассоциации полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с АГ. Однако в относительно небольшом исследовании (180 больных с АГ и 179 без АГ) японской популяции ассоциация была выявлена, и величина OR составила 1,8. В недавнем большом исследовании (1900 японских пациентов) также не удалось отметить ассоциации полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с АГ. Тем не менее в другом исследовании 806 индивидов японского происхождения обнаружено достоверное увеличение САД, но не ДАД у носителей аллеля 825Т.

Ассоциация с АГ 33 однонуклеотидных полиморфных маркеров, принадлежащих к 27 генам, также была изучена на большой группе (1940) индивидов японского происхождения. Полиморфные маркеры только 2 генов были достоверно ассоциированы с АГ у мужчин: С825Т гена GNB3 и G190A гена CCR2, кодирующего рецептор хемокинов типа 2. У женщин ассоциация с АГ была обнаружена только в случае полиморфного маркера G(-238)A гена TNF, кодирующего фактор некроза опухолей. Однако во вскоре последовавшем исследовании, проведенном также на большой группе (2621) индивидов японского происхождения, ассоциация с АГ полиморфного маркера С825Т гена GNB3 подтверждена не была.

В большинстве исследований индивидов китайского происхождения также не выявлено ассоциации полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с АГ. Единственное исключение — это исследование потомков 1-го поколения от родителей с АГ и без клинических признаков АГ. В этом случае авторам удалось обнаружить достоверную ассоциацию полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с АГ. Идеология этой работы аналогична исследованию, проведенному на австралийских семьях. Суммируя полученные результаты, можно уверенно утверждать, что в европейских популяциях получены надежные и многократно подтвержденные доказательства ассоциации полиморфного маркера С825Т гена GNB3 с АГ.

Результаты исследований восточно-азиатских популяций совпадают меньше. Наиболее вероятно, что аллель 825Т гена GNB3 ассоциирован с определенной формой АГ, которая более распространена среди европейских популяций, чем среди восточно-азиатских. Действительно, Шункерт и соавт. уже высказывали предположение, что аллель 825Тгена GNB3 ассоциирован с АГ главным образом у индивидов, для которых характерно низкое содержание ренина.

Интересно отметить, что Ванг и соавт. обнаружили повышенный уровень альдостерона и пониженную активность фермента, превращающего AT I, у китайских пациентов — носителей генотипа ТТ гена GNB3. Эти данные в какой-то мере коррелируют с данными Шункерта и соавт., полученными у пациентов с низким содержанием ренина.

Дедов И.И., Шестакова М.В.
Похожие статьи
показать еще
 
Эндокринная хирургия