Ядерные рецепторы тиреоидных гормонов

Определение "Ядерные рецепторы тиреоидных гормонов" в ЭБНБ

Хотя предположение о реализации эффектов тиреоидных гормонов через связывание с ядерными рецепторами впервые было выдвинуто еще в 1967 году, первые попытки продемонстрировать наличие специфических клеточных рецепторов оказались неудачными. Лишь в 1972 году в серии экспериментов, проведенных в лаборатории Oppenheimer, было убедительно доказано наличие высокоаффинных, обладающих низкой емкостью (быстро насыщаемых) связывающих мест трийодтиронина (Т3) в ядрах клеток печени и почек. Этот результат был получен в эксперименте на интактных крысах после внутривенного введения следовых доз [¹³¹I]Т3 с последующей инъекцией прогрессивно возрастающих количеств немеченного трийодтиронина. После декапитации ткани животных были подвергнуты субклеточному фракционированию. Детальное изучение фракций клеток печени выявило специфическое связывание меченного лиганда только в ядерной фракции. Последующие исследования показали, что специфические места связывания принадлежат негистоновым белкам хроматина. Затем были установлены закономерности равновесия Т3 между ядерным и цитоплазматическим пулами и аналогичное ядрам клеток печени связывание Т3 было обнаружено в клетках мозга, почек, селезенки и гипофиза. Специфическое связывание Т3 ядерным рецептором было подтверждено не только исследованиями конкурентного замещения лиганда in vivo, но и в культуре клеток и изолированных ядрах печени in vitro, обнаружив при этом поразительное сходство.

В настоящее время установлено, что рецепторы тиреоидных гормонов представляют собой негистоновые белки, связывающие тиреоидные гормоны с высокой аффинностью (Kd = 10^-10-10^-11 М) и специфичностью. В общем случае, месту связывания лиганда могут быть приписаны характеристики специфического ядерного рецептора при выполнении следующих обязательных условий:

• высокое сродство и низкая емкость связывания лиганда;
• обнаружение во всех тканях, отвечающих на действие гормона;
• сходные физико-химические характеристики выделенных из различных источников рецепторов;
• биологический ответ, иницируемый связыванием лиганда, развивается в зависимости от числа занятых ядерных рецепторов;
• короткий промежуток времени между связыванием лиганда и изменением транскрипционной активности чувствительных промоторов;
• наличие корреляция между действием структурных аналогов и их связыванием с ядерными рецепторами.

Гипотеза, объясняющая генетические механизмы действия тиреоидных гормонов основывается на следующих общих положениях:

1. гормональный эффект определяется исключительно числом занятых ядерных мест связанных рецепторов и продолжительностью связывания;
2. биологический ответ зависит от уровня специфических мРНК, синтез которых индуцируется при связывания тиреоидных гормонов ядерными рецепторами;
3. характеристики лиганд-рецепторного взаимодействия аналогичны во всех тканях, отвечающих на действие тиреоидных гормонов.

Структура кДНК, кодирующих рецепторы тиреоидных гормонов и их синтез были осуществлены в 1986 году. В результате этих исследований оказалось, что протоонкоген c-erbА, который является клеточным гомологом онкогена v-erbA (выделен из вируса эритробластоза птиц), кодирует синтез белка, способного связывать тиреоидные гормоны. Затем соответствующие кДНК были выделены из плаценты человека и куриного эмбриона. Анализ аминокислотных последовательностей белков установил их принадлежность к суперсемейству ядерных рецепторов стероидных гормонов.

N-конец белковой молекулы содержит участок размером приблизительно 70 аминокислотных остатков, в котором содержится формирующая структуру «цинковых пальцев» последовательность для связи с соответствующим участком ДНК. Карбокси-терминальный конец содержит участок связывания с лигандом. Ресинтезированные на основе полученных кДНК in vitro белковые молекулы связывали тиреоидные гормоны со сходными кинетическими и термодинамическими характеристиками. Кодируемый протоонкогеном c-erbА белок структурно гомологичен рецепторам тиреоидных гормонов, хотя трансактивация им чувствительных элементов генома не доказана.

Сравнение рецепторов, выделенных из тканей цыпленка и человека, показало их гомологию, но не идентичность, что привело к предположению о существовании множественных форм рецепторов тиреоидных гормонов и, соответственно, кодирующих их синтез генов. У человека c-erbA локализуется в двух хромосомах - 3-ей (3р22-3р24.1) и 17-ой (7q11.2-17q21). Формы, выделенные из тканей человека, стали обозначать как в, а из тканей цыпленка - а соответственно.

Вскоре гомологичный а-форме рецептор был выделен из ядер клеток мозга и получил название c-erbАα1 или α-форма. мРНК а-формы оказалась широко распространенной как в ткани мозга, так и в других органах. В 1987-88 годах из тканей человека (почки и яички) выделена мРНК другой изоформы, c-erbА-Т-1 или c-erbАα2, которая обнаруживала различия в 3'-кодирующем конце. Первоначальные исследования показали возможность α2-формы рецептора также связывать тиреоидные гормоны, но со значительно меньшей аффинностью в сравнении с β- и α1-формами. Однако, это наблюдение не нашло подтверждения в дальнейшем.

Вскоре в результате использования методов котрансфекции был продемонстрирован трансактивирующий эффект β1-формы рецепторов, реализуемый через чувствительный элемент гена гормона роста крысы. Эти данные подтвердили функциональную активность с-erbAβ рецепторов.

мРНК, кодирующие синтез различных форм рецепторов, были выделены из ядер гепатоцитов, нейронов мозга, миоцитов сердца и других тканей. В 1989 выделена и охарактеризована β2-форма, которая обладает способностью связывать ДНК, тиреоидные гормоны и вызывать трансактивацию генов-мишеней. Оказалось также, что мРНК β2-формы представлена, главным образом, в ткани гипофиза, а тиреоидные гормоны негативно регулируют ее содержание. Негативная регуляция аналогична таковой для α1- и α2-форм, но более выражена, что весьма поразительно в сравнении с исключительно положительной регуляцией тиреоидными гормонами содержания мРНК β1 изоформы в тех же клетках.