2.2. Транскрипционные факторы семейства stat

Аббревиатура STAT расшифровывается как Signal Transducer and Activator of Transcription – передатчик сигнала и активатор транскрипции. В 1992 г. впервые появились данные о комплексах латентных цитоплазматических транскрипционных факторов, позднее названных STAT, активируемых при действии на клетки интерферонов (IFN) α и γ (Schindler et al., 1992; Fu, 1992). У млекопитающих идентифицировано 7 генов STAT-белков (STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5A, STAT5B, STAT6) в трех хромосомных кластерах, причем число продуктов этих генов оценивается приблизительно как 12 за счет альтернативного сплайсинга (Darnell, 1997).

2.2.1. Строение и активация транскрипционных факторов семейства stat

STAT-белки имеют SH2-домен, ДНК-связывающий участок в центральной части молекулы, высококонсервативный участок в N-концевой части и вариабельный С-концевой домен, ответственный за инициацию транскрипции (рис. 11 А). На С-конце молекулы STAT-белка имеется сайт фосфорилирования по тирозину. Фосфорилирование по этому сайту представляет собой основной механизм активации STAT. В связывании STAT-белков с рецепторами принимает участие SH2-домен, который и определяет специфичность активации. С-концевой фрагмент отвечает за активацию транскрипции. Существуют варианты сплайсинга (например, STAT1β), лишенные С-концевого участка, которые фосфорилируются, связываются с ДНК, но инициировать транскрипцию не способны. N-концевой домен необходим для взаимодействия между димерами STAT-белков на соседних сайтах связывания с ДНК, а в ряде случаев и для активации транскрипции одним димером. Даже небольшие делеции консервативного N-концевого фрагмента устраняют способность STAT к фосфорилированию (Darnell, 1997; Levy, Darnell, 2002).

Наиболее известный и характерный путь активации транскрипционных факторов семейства STAT – активация от рецепторов цитокинов. Рецепторы цитокинов, как и рецепторы факторов роста, активируются за счет вызванной лигандом димеризации (или мультимеризации для многосубъединичных рецепторов). Однако в отличие от рецепторов факторов роста, рецепторы цитокинов не обладают тирозинкиназной активностью и передают сигнал за счет постоянно связанных с рецепторами киназ семейства JAK. Димеризация приводит к сближению JAK-киназ и их активации по механизму автофосфорилирования (рис. 11 Б). После этого JAK-киназы фосфорилируют по тирозину С-концевые участки молекул рецепторов цитокинов. Транскрипционные факторы семейства STAT связываются с фосфотирозин-содержащими последовательностями на рецепторах цитокинов, и после этого JAK-киназы фосфорилируют STAT-белки по тирозину (Ihle, 1995; O’Shea et al., 2002; Gadina et al., 2003).

Рис. 11. Транскрипционные факторы семейства STAT. А: Доменная организация STAT-белков (по Levy, Darnell, 2002). Указаны основные домены и сайты фосфорилирования. Б: Схема активации молекулы транскрипционного фактора семейства STAT рецептором цитокина и рецептором фактора роста (по Darnell, 1997, с изменениями). В: Модель трехмерной структуры молекулы STAT1, связанной с ДНК (по Levy, Darnell, 2002). Указаны основные домены и партнеры по взаимодействию с определенными участками молекулы.

Фосфорилированные молекулы STAT димеризуются. Димеризация STAT-белков осуществляется взаимно за счет связывания фосфотирозин-содержащей последовательности одной молекулы и SH2-домена другой молекулы (Darnell, 1997). Димеризованный STAT приобретает способность связываться по неклассическому пути с одним из факторов ядерного импорта, кариоферином-α1/импортином-α5/NPI-1, и таким образом транспортируется в ядро (Sekimoto et al., 1998).

Другая важная особенность, проявляющаяся только в димеризованном состоянии – это способность связываться со специфическими последовательностями ДНК GAS/SIE (рис. 11 В). Димер STAT-белка образует прилегающую С-образную скобу вокруг ДНК, которая стабилизирована реципрокными и высокоспецифичными взаимодействиями между SН2-доменом одного мономера и фосфорилированным по тирозину С-концевым сегментом другого мономера STAT-белка. Структурная связь SН2-домена с ДНК-связывающим доменом через линкерную последовательность предполагает возможность стабилизации элементов, взаимодействующих с ДНК, при димеризации (Chen et al., 1998).

Связавшиеся с промоторными участками генов димеры STAT-белков активируют транскрипцию путем привлечения ко-активаторов транскрипции, в том числе ацетилтрансфераз гистонов CBP/р300 (Levy, Darnell, 2002).

Каждый из транскрипционных факторов семейства STAT имеет уникальный профиль активации (табл. 2). Три из семи STAT-белков млекопитающих (STAT2, STAT4, STAT6) активируются только одним из цитокинов. STAT1, STAT3, STAT5 (А и В) могут активироваться различными цитокинами, и, кроме того, факторами роста. Фосфорилирование STAT-белков при действии факторов роста может осуществляться за счет тирозинкиназной активности рецептора, хотя возможно участие и нерецепторных тирозинкиназ (Gadina et al., 2003; Levy, Darnell, 2002).