Семейство тиреоидных рецепторов

В эту группу входят ТР, РРК, РХР, ЭР, PPAR и PBD. Все они высоко гомологичны белкам прото­онкогена с-erbA и с высоким сродством взаимодей­ствуют с общим распознаваемым сайтом ДНК (ГЧЭ) (см. табл. 2.3). Среди них только ЭР образу­ет комплекс с БТШ, но все они исходно связаны с клеточного ядра. Специфичность взаимодейст­вия каждого из этих рецепторов с ГЧЭ определяет­ся, вероятно, последовательностями ДНК, окру­жающими распознаваемый элемент, ориентацией элементов (прямой или обратный повтор, палин­дром), полярностью (5’ или З’-положением на двух последовательных повторах), а также количеством и природой вставочных нуклеотидов, разделяю­щих повторы.

ЭР связывается со своим ЭЧЭ в виде гомодиме­ра, тогда как PBD, РРК, РХР и ТР — преимущест­венно в виде гетеродимеров. Выяснение состава этих гетеродимеров позволяет глубже понять био­логию соответствующих рецепторов. ТР чаще все­го образуют гетеродимеры с РХР. Последние (в ви­де гомодимеров с высоким сродством взаимодейст­вующие с 9-цмс-ретиноевой кислотой) в отсутствие лиганда образуют гетеродимерные комплексы так­же с PBD и РРК. Гетеродимеризация с РХР усили­вает как связывание с ДНК, так и функциональную активность всех этих рецепторов. Таким образом, способность образовывать гетеродимерные ком­плексы значительно увеличивает вариабельность и силу влияния рецепторов на экспрессию генов. Интересно, что функциональный результат взаи­модействия рецепторов с ЧЭ зависит от положения (5’ или 3’) белков комплекса на этом элементе. В большинстве случаев активации транскрипции РХР в димерном комплексе занимает 5’-положе- ние. Следовательно, разнообразие эффектов зави­сит от характера разпознаваемых элементов (моно­мерных, гомодимерных или олигомерных сайтов), а также от характера и расположения партнеров в димерном (гомо- или гетеродимерном) комплексе.

Известна пространственная структура лиганд-связывающих доменов (ЛСД) некоторых чле­нов этого рецепторного семейства [димерного РХРа в отсутствие лиганда, а также связанных с лигандами мономерного РРКу, мономерного ТРос, димерного ЭРос в присутствии агониста (эст- радиола) и антагониста (ралоксифена), PBD и PPARy]. Они обладают сходной третичной струк­турой, образованной 12-ю альфа-спиралями (ус­ловно обозначенными Н1—Н12)и консервативным P-изгибом. Небольшие различия сводятся к отсут­ствию Н2 в РРКуи присутствию короткой Н2’-спи- рали в PPARy. Контакты между компонентами ди­мера обусловлены взаимодействием аминокислот, расположенных в Н7-Н10, причем наибольшее влияние оказывает НЮ. Такие взаимодействия важны для образования как гомо-, так и гетероди­меров. Связывание лиганда происходит по так на­зываемому механизму «мышеловки». В отсутствие лиганда Н12, содержащая С-концевой активацион­ный домен AF-2, находится вне лиганд-связываю- щего кармана. Взаимодействие лиган­да-агониста (в случае ЭР — эстрадиола) с гидро­фобным ядром рецептора приводит к смещению Н12, что стабилизирует лиганд-рецепторную связь и захлопывает «мышеловку». Лиганд-антагонист (например, ралоксифен) создает стерические по­мехи в лиганд-связывающем кармане и препятст­вует смещению Н12 в нормальное для связывания агониста положение. Вместо этого Н12 укладыва­ется между Н4 и НЗ, и в такой конформации рецеп­тор теряет способность активировать эффекторные механизмы.

Частично выяснен и механизм регуляции транскрипции ядерными рецепторами. В отсутствие лиганда димерный рецептор ассоции­рован с макромолекулярным комплексом, содер­жащим репрессорные белки N-Cor или SMRT, корепрессор транскрипции Sin3 и деацетилазу гисто- нов RPD3. Как N-Cor, так и SMRT связываются своими отдельными доменами взаимодействия (ID) с двумя ЯР (один репрессор, два рецептора). Каждый ID содержит аминокислотную последо­вательность (Лей/Илей-ХХ-Илей/Вал-Илей, где X — любая аминокислота), взаимодействующую со спиралями 4,5 и 6 ЛСД ЯР. Ацетилирование гис- тонов, как правило, сопряжено с активацией транс­крипции генов (вероятно, вследствие уменьшения плотности хроматина, окружающего факторы транскрипции). Поэтому присутствие деацетилазы гистонов в белковом комплексе ингибирует транс­крипцию. Добавление лиганда вызывает такие изменения в конформации рецептора, которые ли­шают его способности взаимодействовать с коре- прессором (смещение спирали 12 в ЛСД препятст­вует связыванию корепрессора и способствует включению в комплекс коактиватора). Одновре­менно происходит АТФ-зависимая перестройка хроматина и сборка активаторных комплексов, со­держащих р160 коактиваторных белков (КСР-1, GRIP-1 или P/CIP), а затем и CREB-связывающий белок (СВР) и ацетилазу гистонов P/CAF.

 Б: Ортогональная проекция комплекса ЛСД с антагонистом (4-гидрокситамоксифеном). Цветовые обозначения те же, что на рис. А, но антагонист выделен темносерым цветом. Обратите внимание на отсутствие в этой структуре ЯР коактиваторного пептида

Усиление гистон-ацетилазной активности (кото­рой обладают не только P/CAF, но и СВР и P/CIP) приводит к ацетилированию белков хроматина (например, гистонов) и компонентов основного механизма транскрипции, что уменьшает плот­ность хроматина и активирует транскрипцию. Взаимодействие ЯР с коактиваторами в этом комплексе осуществляется через мотив Лей-ХХ-Лей-Лей (X — любая аминокислота), при­сутствующий в коактиваторных белках. Каждый коактиватор может содержать несколько таких мотивов, которые предпочтительнее взаимодейст­вуют с разными ЯР, разными факторами транс­крипции или другими коактиваторами. Это до ка­кой-то степени определяет избирательность включения регуляторных белков в комплекс. Структурный анализ показывает, что 13-аминокис- лотный пептид из белка GRIP-1, содержащий мо­тив Лей-ХХ-Лей-Лей, взаимодействует с гидро­фобной щелью ТРр, образованной спиралями 3, 4 и 12 (включая AF-2). В ЭРа, связанном с ралокси- феном, такую щель занимает спираль 12, содержа­щая мотив Лей-ХХ-Лей-Лей. Это означает, что в последнем случае антагонист блокирует актив­ность рецептора за счет изменения положения спи­рали 12, ведущего к вытеснению коактиваторного белка из щели (см. ранее). Связанный с антагони­стом рецептор преимущественно взаимодействует с молекулами корепрессоров N-Cor и SMRT. Сво­им AF-1 доменом рецептор взаимодействует с КСР, что максимально усиливает активность обоих ак­тивационных доменов рецептора. О роли КСР1 в механизме действия тиреоидных гормонов свиде­тельствуют данные, согласно которым нокаут гена этого фактора приводит к резистентности перифе­рических тканей к тироксину и трийодтиронину.

Позднее была установлена важная роль еще одного семейства коактиваторных комплексов в реализации сигналов ЯР. У человека наиболее изученными среди них являются комплексы с бел­ком, ассоциированным с ТР (ТРАВ), и с белком, взаимодействующим с рецептором витамина D (DRIP). Полагают, что эти комплексы, состоящие из 25 отдельных белков, служат функциональным мостом между расположенными на ДНК связан­ными с лигандом ЯР и общими факторами транс­крипции (например, ТСБ, TFIIB, РНК-полимерозой II и TAF), участвующими в формировании преинициаторного комплекса (ранее эту функцию приписывали медиаторному комплексу, найден­ному в дрожжах). Образованию таких коакти­ваторных комплексов способствует субъеди­ница ТРАБ₂₂₀, которая своими мотивами Лей-ХХ-Лей-Лей контактирует с ЯР. Роль распо­ложенных напротив р160-коактиваторов остается неясной. Однако предполагается, что они включа­ются в комплекс связанных с лигандом ЯР, локали­зованных на промоторах генов-мишеней, форми­руют структурные и функциональные связи с ба­зальными факторами транскрипции и инициируют синтез мРНК. Предполагается также, что СВР аце- тилирует один из ключевых связывающих ЯР мо­тивов коактиватора КСР (Лей-ХХ-Лей-Лей), что приводит к его отсоединению от ЯР, создавая воз­можность объединения последних с комплексом ТРАБ/DRIP.

ЯР подвергаются пострансляционным модифи­кациям — ацетилированию, присоединению убик- витина и фосфорилированию. Последнему (наибо­лее изученному из таких модификаций) подверга­ются практически все ЯР. Фосфорилирование киназами, ассоциированными с базальными фак­торами транскрипции (например, циклин-зависи- мой киназой 7) или с основными внутриклеточны­ми сигнальными путями (например, Akt), может способствовать образованию комплекса с коакти­ваторами и облегчать, тем самым, регуляцию транскрипции.

Глюкокортикоидные рецепторы кодируются одним геном, тогда как ТР — двумя (гены ТРа и ТРР). Доминантными формами ТР в организме являются TPal и TPpi. Скелетные мышцы, бурая жировая ткань и ЦНС богаты TPal; ТР(И обнару­живаются в печени, почках и, опять-таки, в ЦНС. Считается, что в организме они опосредуют влия­ния тиреоидных гормонов на развитие и термоге­нез. В гипофизе грызунов присутствует ТРр2 (ва­риант сплайсинга продукта гена ТРР), который здесь может играть специфическую роль, опосре­дуя влияния тиреоидных гормонов на секрецию ТТГ. ТРа2 (продукт альтернативного сплайсинга предшественника мРНК ТРа2) лишен гормон-свя- зывающего домена в С-концевой части молекулы и, поэтому, не является истинным рецептором ти­реоидных гормонов. В некоторых эксперименталь­ных условиях ТРа2 блокирует активность других членов семейства ТР, но его физиологическая роль неизвестна.

Аналогичная гетерогенность существует и в се­мействе ретиноидных рецепторов. Как РРК, так и РХР присутствуют в трех изоформах. Считается, что всем этим рецепторам принадлежит важная роль в морфогенезе, но функция каждой из изо­форм изучена недостаточно. ЭР существуют в двух изоформах. Основные эффекты эстрогенов опосре­дуются ЭРа, тогда как ЭР(3, присутствующие в раз­личных тканях, обладает антипролиферативной активностью, которая может ослаблять эффекты связанных с лигандом ЭР.