Внутриклеточные рецепторы

Вследствие того что внутриклеточные рецепторы находятся в свободном состоянии, существует некоторая несогласованность в данных об их точной локализации. Первоначально считалось, что свободные внутриклеточные рецепторы находятся в клеточном цитозоле и после взаимодействия с гормоном комплекс гормон — рецептор перемещается в ядро. Однако в настоящее время стало очевидным, что даже в несвязанном состоянии внутриклеточные рецепторы для большинства стероидных гормонов располагаются преимущественно в ядре. Исключение составляет глюкокортикоидный рецептор, который в несвязанном состоянии расположен на внешней части ядерной мембраны (Lazar, 2003). Все рецепторы липофильных гормонов имеют одну общую особенность — до момента связывания с гормоном они остаются неактивными. Отличительной чертой такого неактивного состояния является то, что рецептор обычно находится в комплексе с белками теплового шока (БТШ), в частности БТШ90 (Joab et al., 1984; Catelli et al., 1985). После связывания гормона с рецептором происходит диссоциация его комплекса с белком-шапероном и освободившиеся рецепторы образуют димеры. В таком “активированном” состоянии цитоплазматические и ядерные рецепторы перемещаются к ядерной ДНК, где они взаимодействуют с гормончувствительными элементами (hormone response elements, HREs). Благодаря взаимодействию с гормончувствительными элементами ДНК гормонрецепторный комплекс получает возможность регулировать транскрипцию специфических генов. Внутриклеточные рецепторы, соответственно, принадлежат к большому семейству факторов, осуществляющих регуляцию транскрипции, или транскрипционных факторов.

Определение аминокислотной последовательности внутриклеточных рецепторов позволило понять механизмы их взаимодействия с гормонами и ДНК. На С-концевом участке белка расположена последовательность длиной около 250 аминокислотных остатков, обладающих липофильпыми свойствами и образующих пространственный “карман", способный связывать стероидные и тиреоидные гормоны. Уникальная последовательность аминокислот, формирующих этот карман, определяет специфичность рецептора но отношению к определенному гормону.

Связывание комплекса гормон —рецептор со специфическими гормон-чувствительными элементами, ассоциированными с гормонзависимыми генами, осуществляется ДНК-связывающим компонентом, состоящим примерно из 70 аминокислот, которые также располагаются на С-конце белка-рецептора. Общей чертой всех ДНК-связывающих доменов является наличие двух высококонсервативных участков, которые называются “цинковыми пальцами” (“zinc fingers") и непосредственно отвечают за взаимодействие с ДНК (Scheidereit et al., 1986). Последующая транскрипция осуществляется транскрипционным комплексом, в состав которого входят также “общие факторы транскрипции” и “позитивно действующие кофакторы” (McKenna et al., 1999). Эти коактиваторы усиливают скорость транскрипции, по крайней мере отчасти, за счет раскручивания двойной спирали ДНК и стимуляции РНК-полимеразы (Kuo, Allis, 1998).

Таким образом, цепь последовательных событий, обусловленных воздействием стероидных или тиреоидных гормонов на клетку-мишень, выглядит следующим образом:

• проникновение гормона в клетку путем простой диффузии;

• формирование комплекса гормон—рецептор;

• диссоциация от БТШ и димеризация рецепторов;

• перемещение к ДНК;

• связывание с гормончувствительными элементами;

• образование транскрипционных комплексов;

• синтез специфических мРНК;

• трансляция в цитозоле белков, кодируемых мРНК.

В качестве иллюстрации эффективности и комплексности гормонального воздействия можно привести действие одного липофильного гормона, который при взаимодействии со своими внутриклеточными рецепторами обладает способностью регулировать транскрипционную активность нескольких генов, изменяя таким образом синтез нескольких белков. Тем не менее все эти события являются хорошо скоординированными, поскольку все синтезированные белки необходимы для реализации единого, общего биологического клеточного ответа. Например, функция альдостерона заключается в поддержании нормального содержания натрия в организме. Для этого альдостерон - стимулирует реабсорбцию натрия в почечных канальцах, когда концентрация натрия в крови уменьшается и становится ниже нормы. Это происходит путем увеличения синтеза не только белков натриевых каналов и натриевых насосов, расположенных в мембранах почечных канальцев, но и ферментов, синтезирующих аденозинтрифосфат (АТФ), необходимый для работы этих насосов. Такая синхронизированная продукция нескольких белков обеспечивает увеличение реабсорбции натрия в почечных канальцах с целью поддержания нормального осмотического давления и водного баланса организма.

Поскольку механизмы действия внутриклеточных эндокринных рецепторов включают регуляцию синтеза белка, биологические эффекты стероидных и тиреоидных гормонов обычно проявляются довольно медленно и сохраняются на протяжении длительного времени. Однако, по последним данным, липофильные гормоны в некоторых случаях вызывают быструю, краткосрочную реакцию, не связанную с изменениями белкового синтеза (Oichinik et al., 1991). Несмотря на то что точный механизм такого быстрого ответа остается неизвестным, создается впечатление, что его инициация происходит при взаимодействии стероидного гормона с плазматическими рецепторами клетки-мишени, а не с внутриклеточными сайтами связывания.