Представители семейства ядерных Рц

Представители семейства ядерных Рц могут предпочтительно взаимодействовать с тем или иным корепрессором. Помимо SMRT и NCoR, известен ряд других корепрессоров с другими функциями. Так, белок TRUP (thyroid hormone receptor uncoupling protein — белок, pac-сопрягающий Рц тиреоидных гормонов) снижает взаимодействие димеров TR-RXR и RAR-RXR с соответствующими HREs. Белок SUN-CoR (small unique nuclear co-repressor — малый уникальный корепрессор ядерных Рц) посредством своего С-концевого домена способен взаимодействовать с ядерными Рц и с корепрессорами SMRT и NCoR. N-концевой домен SUN-CoR включает автономную репрессорную функцию с неизвестным механизмом действия. Выявлен также корепрессор нового типа PSF (polypyrirnidin tract-binding protein-associated splicing factor — фактор сплайсинга, ассоциированный с белком, связывающим полипиримидиновый тракт), который взаимодействует не с лигандсвязывающим, а с ДНК-связывающим доменом Рц. В отличие от SMRT и NCoR, связывание PSF с Рц не снимается агонистами. Взаимодействие специфичного для ЦНС корепрессора N1X1 (neuronal interacting factor XL) с ядерными Рц также по-своему уникально: это зависимое от наличия в Рц фрагмента AF-2 взаимодействие наблюдается только в присутствии агонистов, но не антагонистов Рц, т.е. соответствует взаимодействию с Рц коактиваторов. Возможно, один из механизмов действия этого корепрессора включает простую конкуренцию с коактиваторами за Рц. Репрессор SHARP (SMRT/HDAC1 associated repressor protein) обладает двойным действием: он служит мостиком между SMRT и гистондеацетилазами, тем самым подавляя транскрипционную активность Рц в отсутствие лигандов, и взаимодействует с коактиватором SRA (steroid receptor RNA activator — РНК-активатор Рц стероидов), подавляя его активность в присутствии лиганда.

Как и коактиваторы, корепрессоры действуют на транскрипцию по меньшей мере посредством двух механизмов — перестройки хроматина и влияния на активность транскрипционного комплекса.

Перестройка хроматина

Перестройка хроматина осуществляется за счёт рекрутирования корепрессорами гистондеацетилаз, удерживающих хроматин в репрессированном состоянии. Это рекрутирование может осуществляться прямо и опосредованно через дополнительные (вторичные) корепрессоры. К таким вторичным корепрессорам относятся, например, белки Sin3A/B, которые связаны с Рц опосредованно, через соответствующие домены корепрессоров NCoR, SMRT (см. выше) или других корепрессоров. Образующийся комплекс из 4 типов белков подавляет локальную релаксацию хроматина и тормозит сборку и функционирование инициации комплекса транскрипции.

Ингибирование активности базовых факторов транскрипции может происходить путём их прямого взаимодействия с корепрессорами. Так, показано, что корепрессор NCoR за счёт своих ре-прессорных доменов и (слабее) доменов взаимодействия с Рц может связываться с TAFn32 — TBP-associated factor — фактор, ассоциированный с ТВР), TFIIB и TAFn70, причём эти взаимодействия являются неконкурентными, т.е. осуществляются за счёт разных поверхностей молекулы корепрессора NCoR. Более того, связывание TFIIB с комплексом NCoR-Рц может происходить при одновременном связывании с NCoR вторичного корепрессора Sin3B и ассоциированной с ним гистондеацетилазы. Связывание с NCoR нарушает функциональное взаимодействие между TAFn32 и TFIIB, что приводит к замораживанию комплекса инициации транскрипции в неактивном состоянии. (Известно, что TAFn32 рекрутирует TFIIB в преинициаторный комплекс, a TAFn70 рекрутирует гистонацетилтрансферазу TAF„250). Полагают, что, как и в случае коактиваторов, разнообразные олигомерные комплексы корепрессоров, которые могут включать и гистондеацетилазы, формируются в клетке ещё до взаимодействия с Рц.

Негативные гормончувствительные элементы

Гормоны не только стимулируют экспрессию генов, но и подавляют её, причём соотношение индуцируемых и репрессируемых данным гормоном генов может быть близким к единице. Вместе с тем механизмы торможения исследованы крайне поверхностно. Установлено, что репрессорное действие гормонов реализуется с участием регуляторных элементов ДНК, получивших название негативных гормончувствительных элементов (nHREs), локализованных, как правило, в 5′-примыкающей области контролируемого гена. Эти элементы могут отличаться от канонических позитивных HREs по последовательности нуклеотидов в полусайтах, по количеству и взаимной ориентации этих полусайтов, а также по размеру разделяющих их спейсеров:

Во многих случаях показано прямое взаимодействие ядерных Рц с подобными последовательностями, причём степень олигомериза-ции Рц на nHRE может быть выше или ниже наблюдаемой на позитивных HREs. Очень часто nHREs соседствуют или перекрываются с элементами, взаимодействующими с другими транскрипционными факторами (в представленном выше примере перекрытие с сайтами связывания активирующего фактора АР-1), что позволяет предполагать либо физическое и функциональное взаимодействие Рц и подобного фактора, либо их конкуренцию за перекрывающиеся элементы ДНК, как это имеет место в случае nGRE гена пролактина. В отдельных случаях не удаётся выявить прямое связывание Рц с nHRE. Такое связывание, как предполагают, осуществляется через нерецепторные белковые факторы, непосредственно связывающиеся с nHRE [например, в случае дистального nGRE в гене люлиберина таким фактором, по-видимому, служит фактор транскрипции — октамерсвязывающий белок Oct-1 (octamer-binding transcription factor 1)].

Прямое или опосредованное взаимодействие ядерных Рц с nHREs в отсутствие лиганда может вести к повышению базальной транскрипционной активности генов, а лиганд снимает этот эффект и может дополнительно снижать экспрессию гена.

Функция корепрессоров

Оба эффекта реализуются с участием корепрессоров и при этом, как ни парадоксально, функция корепрессоров оказывается диаметрально противоположной наблюдаемой в случае позитивных HREs. Например, активирующее действие TR на экспрессию генов СЕ а и (3 тиротропина и тиролиберина через элемент, чувствительный к тиреоид-ным гормонам nTREs в отсутствие гормона осуществляется лишь при наличии возможности контакта TR с корепрессором (SMRT или NCoR). В то же время тормозное действие Т3 не снимается в отсутствие контакта Рц и корепрессора. Такая смена функции ко-репрессора в зависимости от типа HRE (позитивного или негативного) пока не находит объяснения, подтверждённого в эксперименте. Как уже упоминалось, структура nHREs существенно отличается от структуры позитивных HREs. Учитывая высокую конформационную пластичность Рц, можно допустить, что конформация Рц, связанных с двумя типами HRE, различна; эти различия могут передаваться на структуру корепрессора, меняя его функции на противоположные. Косвенным подтверждением этой гипотезы могут служить данные о приобретении антагонистом глюкокортикоидов и прогестерона RU486 полной или частичной активности агониста на nGRE. Помимо лиганда и корепрессора в регуляции транскрипционной активности Рц на nHRE может участвовать партнёр по гетеродимеризации RXR и его лиганд, которые в случае TR(3 подавляют его базальную активность. Необычная гетеродимериза-ция Рц обнаружена на nGRE гена Рц серотонина 5-НТ1А, представляющего собой прямой повтор со спейсером из 6 п.н.: здесь формируются гетеродимеры Рц глюко- и минералокортикоидов, которые более эффективны в подавлении транскрипции, чем гомодимеры этих Рц.

Другие возможные механизмы действия ядерных рецепторов

Тимин-ДНК-гликозилаза, участвующая в ликвидации некомплементарности пар оснований ДНК, способна физически и функционально взаимодействовать с Рц ретиноидов RAR и RXR. Не исключено, что ядерные Рц могут таким способом вмешиваться в процессы репарации ДНК, а факторы репарации — в эффективность работы ядерных Рц.

Деметилирование гистона

Рц андрогенов может индуцировать деметилирование гистона НЗ в регуляторной области контролируемого гена и, напротив, метилирование в кодирующей области гена. Полагают, что метилирование гистонов может оказывать влияние на их ацетилирование. Действие ядерных Рц на метилирование гистонов и других белков осуществляется путём рекрутирования Рц через коактиваторы (например, SRC-1) различных протеинметилтрансфераз (например, CARM1 — coactivator-associated arginine methyltransferase 1 — ассоциированная с коактиватором аргининметилтрансфераза 1). Помимо ферментативной активности, такие белки могут также нести функцию вторичных коактиваторов.

Документированы нетипичные и быстрые негеномные эффекты ряда гормонов, обычно действующих через ядерные Рц. Не исключено, что часть таких эффектов может опосредоваться описанными выше ядерными Рц, локализованными в плазматической мембране клеток, заякоривание в которой могло бы происходить либо за счёт ковалентной модификации Рц путём введения в его молекулу липофильного фрагмента, либо за счёт взаимодействий Рц с мембранными белками. Действительно, в плазматических мембранах клеток гипофиза, гиппокампа, молочной железы, сперматозоидах и других клетках обнаруживается Аг, узнаваемый несколькими AT против ERa. Количество этого Аг может быть снижено подавлением экспрессии ER в результате введения антисмыслового олигонуклеотида. Кроме того, антагонисты ядерных ER блокируют быстрый стимулирующий эффект эстрадиола на NO-синтазу в клетках эндотелия. Транс -фекция клеток COS-7 вектором экспрессии ERa обеспечивает возможность быстрой активации эстрогеном NO-синтазы, причём этот эффект зависит от Ga и таких известных вторых посредников, как поступающий в клетку Са2+, цГМФ, а также от тирозинкиназы и MAPKs. Следует, однако, отметить, что обнаруживаемая в плазматической мембране ряда клеток гормонсвязывающая активность в большинстве случаев по специфичности и антигенным детерминантам отлична от ядерных Рц, а быстрые, негеномные эффекты гормонов сохраняются при блокировке экспрессии их ядерных Рц.

Терминация рецепторного цикла

Механизмы прекращения действия гормонов через ядерные Рц, по-видимому, разнообразны и индивидуальны для отдельных Рц. В случае ERs и некоторых других Рц гормональный лиганд значительно ускоряет деградацию собственного Рц (например, период полужизни ER под действием эстрадиола снижается с ~5 дней до 3—4 ч). В то же время период полужизни GR не зависит от соответствующего лиганда (20—25 ч). Показано, что зависимая от лиганда деградация Рц эстрогенов человека и, возможно, Рц прогестерона кур происходит с участием убиквитин-протеасомного пути, который служит для избирательного разрушения короткоживущих ре-гуляторных белков.

Убиквитин — небольшой белок, ковалентно присоединяемый к остаткам лизина предназначенных для деградации белков. Образующиеся цепи полиубиквитин-деградируемый белок узнаёт и разрушает протеиназный комплекс — 268-протеасома. Помимо направления на деградацию, присоединение убиквитина к белку может выполнять и другие регуляторные функции (например, изменение внутриклеточной локализации белка). Присоединение убиквитина к белку последовательно катализируется 3 группами ферментов: убиквитин-активирующим ферментом [UBA (ubiquitin-activating enzyme), El], убиквитин-конъюгирующим ферментом [UBC (ubiquitin-conjugating enzyme), Е2] и далее убиквитин либо прямо присоединяется к белку-мишени с образованием изопептидной связи с є-аминогруппой остатка лизина, либо через промежуточный продукт — коньюгат убиквитина с одной из убиквитин-протеинлигаз (ЕЗ). Некоторые убиквитин-протеинлигазы способны действовать в качестве коактиваторов ядерных Рц, а лигазная и коактиваторная но не влияет на его репрессорную активность на негативных HREs. В отличие от GR, фосфорилирование ER МАРК, как и РКА, приводит не к снижению, а к повышению транскрипционной активности Рц, причём эта активность реализуется и в отсутствие гормонального лиганда.