Механизмы и места образования стг-связывающих белков

Как отмечалось выше, высокоаффинный СТГ-связывающий белок в зависимости от вила животного может образовываться с участием различных механизмов. У человека, кролика и некоторых других видов образование GHBP происходит путем протеолитического расщепления, граничащего с мембраной участка внешнеклеточного компонента рецептора СТГ, в английском языке этот процесс получил название “shedding”, буквально — сбрасывание. Недавно был идентифицирован гормон, осуществляющий расщепление рецептора СТГ. Это цинковая металлопротеиназа из семейства ADAM, которая получила название ТАСЕ (tumor necrosis factor converting enzyme — фермент, конвертирующий фактор а некроза опухолей). Она также известна как ADAM-17 (Black et al., 1997; Chang et al., 2000). Зрелый, каталитически активный фермент ТАСЕ — это расположенный в клеточной мембране белок, который взаимодействует с рецептором СТГ и расщепляет его, в результате чего клетка “сбрасывает внешнюю часть рецептора, внутренняя часть которого также вовлекается в определенные внутриклеточные процессы. ТАСЕ отвечает за расщепление ряда трансмембранных белков, приводящее к утрате ими растворимых внеклеточных компонентов, подобно тому как это происходит в случае рецептора СТГ. Вполне возможно, что другие ферменты из этого семейства также вносят свои вклад в расщепление СТГ, однако прямых данных, которые бы подтверждали это предположение, пока не существует. Конформацнонныс изменения, происходящие с рецептором СТГ после связывания с соматотропным гормоном (димеризацня или изменения в предварительно димеризованном рецепторе СТГ), делает его менее подверженным протеолизу по сравнении} с мономерным, не связанным с гормоном рецептором СТГ (Zhang et al., 2001). На основании данных о локализации ТАСЕ и того, что рецепторы СТГ, которые на протяжении долгого времени находятся на мембране (утратившие цитоплазматический компонент), являются наиболее вероятным источником для GHBP, считают, что “сбрасывание” GHBP происходит главным образом, если не исключительно, на поверхности клетки (DAstol ct al., 1996).

Образование СТГ-связывающих белков у грызунов происходит с использованием совершенно иного механизма. У крыс и мышей гены ghr содержат специальный экзон (экзон 8А), кодирующий гидрофильный участок GHBP (см. выше), расположенный между экзонами 7 и 8 (Edens et al., 1994; Zhou et al., 1994, 1996). Экзон 8 кодирует трансмембранную спираль. Альтернативный синтез мРНК, при котором эк* зон 7 может соединяться с экзонами 8А или 8, приводит к образованию РНК, кодирующей СТГ -связывающий белок или рецептор СТГ соответственно (рис. 8.3). Оба продукта транскрипции экспрессируются в одних и тех же тканях, однако неизвестно, как именно осуществляется регуляция их относительной экспрессии. Следует отметить, что рецептор СТГ мыши может подвергаться протеолизу ТАСЕ, но крайней мере, при индукции клеток форболовым эфиром. Однако расщепление рецептора СТГ мыши происходит почти па два порядка менее эффективно но сравнению с расщеплением аналогичного белка кролика (G.Baumann, неопубликованные данные). Представляется, что in vivo большая часть, если не весь СТГ-связывающий белок, циркулирующий в системе кровообращения , образуется в результате альтернативного синтеза мРНК (Saleghi et al., 1990). Два различных механизма образования СТГ-связывающих белков схематически показаны на рис.

У макак-резус образование СТГ-связывающего белка происходит как путем протеолиза, так и с помощью альтернативного синтеза (Martini et al., 1997). В этом случае альтернативная мРНК, кодирующая GHBP, образуется в результате считывания части иптрона 7. В итоге трансмембранный компонент замещается “хвостом” из 7 аминокислотных остатков, после триплетов которых в интроне 7 расположен стоп-кодон. Какой механизм у макак отвечает за считывание альтернативной мРНК, кодирующей СТГ-связывающий белок, неизвестно.

Тканевая специфичность продукции СТГ-связывающего белка особенно хорошо изучена на грызунах; у которых GHBP легко распознать и отличить от рецептора СТГ как на уровне мРНК, так и на уровне белка, по характерной последовательности, расположенной на карбоксильном конце. Образование GHBP происходит во всех тканях, обычно белок коэкспрес-сируется с рецептором СТГ (Carlson В. et al., 1990; Lobie et al., 1992). Однако регуляция их образования не всегда происходит однотипно (Walker et al., 1992). Интересно, что значительная часть GHBP у грызунов остается связанной с клеточной (а также внутриклеточными) мембраной. Природа этой связи пока неизвестна (Frick et al., 1994, 1998). Предполагается, что последовательность Arg-Gly-Asp СТГ-связывающего белка может образовывать связь с мембраной путем взаимодействия с мембранными интегринами (Cerio et al., 2002). GHBP, который циркулирует в системе кровообращения, отличается по гликозилирующим остаткам от ассоциированной с тканями формы. Связанные с мембранами формы GHBP описаны только для грызунов. В каких тканях происходит образование СТГ-связывающих белков у видов, которые используют для этого, протеолитическое расщепление рецептора СТГ менее понятно, поскольку здесь гораздо труднее дифференцировать рецептор СТГ и СТГ-связывающий белок. Поскольку рецептор СТГ и ТАСЕ экспрессируются практически всеми клетками организма, все ткани могут теоретически рассматриваться как источник GHBP. В то же время количественные аспекты выработки СТГ-связывающих белков отдельными тканями четко не определены. На основании относительно высокой представленности рецепторов СТГ в печени принято считать, что именно этот орган является основным источником GHBP. При этом следует иметь в виду, что это мнение не имеет под собой прямых экспериментальных доказательств. Исследование градиентов СТГ-связывающего белка в венозной крови, оттекающей от различных внутренних органов, не обнаружило какого-то одного основного места выработки СТГ-связывающего белка (Segel et al., подано в печать). Вероятнее всего, что многие ткани вносят свой вклад в продукцию СТГ-связывающего белка, циркулирующего в кровеносной системе, однако относительный вклад каждой из них еще предстоит определить.

СТТ-связывающие белки в биологических жидкостях

Высокоаффинный СТГ-связывающий белок обнаруживается в крови и большинстве других биологических жидкостей, таких, как моча, лимфа, молоко, сперма, фолликулярная и амниотическая жидкость (Hattori et al., 1990; Postel-Vinay et al., 1991a; Amit ct al., 1993; Maheshwari et al., 1995; Harada et al., 1997). В спинномозговой жидкости GHBP обнаружено не было (Nixon, Jordan, 1986). В отличие от молока кролика GHBP, выделенный из молока человека, похоже в большей степени имеет отношение к рецептору пролактина, а не соматотропного гормона (Mercado, Baumann, 1994). Содержание GHBP в крови может варьировать в 10-кратном диапазоне и обычно составляет наномолярные или субнаномолярные концентрации. Такой уровень наряду с высоким сродством к СТГ позволяет СТГ-связывающему белку выступать в роли буфера и динамического модулятора, циркулирующего в кровеносной системе соматотропного гормона. При физиологических условиях в состоянии покоя около 45 % СТГ, циркулирующего в системе кровообращения, находится в связанном состоянии с высокоаффиппым GHBP (Baumann et al., 1988, 1990). Это значение динамически изменяется после секреторного выброса СТГ (Veldhuis et al., 1993).

Белок, связывающий СТГ, выявляется также в клетках (Herrington et al., 1986а; Lobie ct al., 1991; Frick et al., 1994), однако источники, предназначение и функция внутриклеточного GHBP неясны.

Низкоаффинный СТГ-связывающий белок обнаружен только в крови, где он содержится в микромолярных концентрациях (Baumann ct al., 1990; Leung К.С. et al., 2000). У человека в составе комплекса СТГ — низкоаффинный СТГ-связывающий белок находится примерно 8 % СТГ, циркулирующего в системе кровообращения. Подсчитано, что у крысы около 20 % СТГ связано с низкоаффинным GHBP (Barsano, Baumann, 1989; Baumann et al., 1989a; Leung K.C. et al., 2000).