Ядерные рецепторы к стероидным гормонам: эстрогеновые, прогестероновые, андрогеновые
Ядерные рецепторы к стероидным гормонам (эстрогеновый рецептор — ЭР, прогестероновый рецептор и андрогеновые рецепторы) представляют собой лиганд-индуцируемые факторы транскрипции, которые регулируют экспрессию генов-мишеней, ответственных за процессы репродукции и метаболизма. Они принадлежат к надсемейству ядерных гормональных рецепторов и во многом сходны по своей структуре и функции. К другим представителям этого надсемейства относятся рецепторы к глюкокортикоидам, минералокортикоидам, гормонам щитовидной железы, 1,25-гидроксивитамину D3, ретиноевой кислоте, а также рецепторы-сироты, количество которых все возрастает, но при сходной структуре их лиганд до сих пор не найден.
Внутри надсемейства ядерных рецепторов выделяют три основные группы на основании характеристик их функции и распознавания: 1-й тип (подкласс стероидных рецепторов), 2-й тип (подкласс тиреоидных/ретиноидных/D3-рецепторов) и 3-й тип (подкласс рецепторов-сирот).
Рецепторы 1-го типа (стероидные, или классические). К ним относятся ЭР, а также рецепторы к прогестерону, андрогенам, глюкокортикоидам и минералокортикоидам. Они не могут связываться с ДНК в отсутствие лиганда и, таким образом, остаются функционально немыми. Рецепторы представлены цитоплазматическими/ ядерными многомерными комплексами, ассоциированными с белками теплового шока (например, HSP90, HSP70 и HSP56). Для активации рецептора необходимы связывание с ним лиганда и диссоциация белков теплового шока.
Рецепторы 2-го типа. К ним относятся рецепторы к гормонам щитовидной железы, витамину D3 и ретиноевой кислоте, а также ретиноид-Х-рецептор. В отсутствие лиганда эти рецепторы способны связываться с ДНК и оказывать репрессорный эффект или подавлять соответствующие промоторы. В отличие от стероидных рецепторов, рецепторы 2-го типа связываются только с элементами отклика и способны к образованию гетеродимеров с ретиноид-Х-рецептором. Такие взаимодействия могут модулировать интенсивность транскрипционной реакции на лиганд.
По большей части наши представления о механизме действия стероидных гормонов формировались на основании результатов исследований in vitro и in vivo, в которых в качестве лиганда использовался меченый радиоактивный эстрадиол. Роль ЭР в развитии рака молочной железы была хорошо изучена за последние 40 лет; ЭР был первым стероидным рецептором, описанным в начале 1960-х гг. Эти исследования позволили раскрыть многие общие механизмы действия стероидных гормонов. Говоря в общем, у всех ядерных рецепторов имеется сходная протеиновая архитектура — они состоят из пяти функциональных доменов, как показано на рис. 2-10, а.
Домен N-терминальной трансактивации (А/В-регион). Этот домен в семействе ядерных рецепторов наиболее вариабелен с точки зрения последовательности и длины. Он может содержать от 20 (рецептор к витамину D3) до 600 аминокислотных остатков (рецептор к минералокортикоидам). Обычно он содержит так называемую функцию активации транскрипции (TAF-1), которая взаимодействует с другими компонентами ядерного транскрипционного аппарата (например коактиваторами), чтобы запустить транскрипцию целевого гена.
Центральный ДНК-связывающий домен (С-регион). Регион, совершенно необходимый для активации транскрипции. Он кодирует два мотива типа «цинкового пальца» и характеризуется самой высокой степенью гомологичности среди всех ядерных рецепторов. Связывание гормона с рецептором вызывает специфические конформационные изменения этого региона, позволяющие рецептору связаться с гормонспецифичным элементом гена-мишени. Аминокислотная последовательность, расположенная между первым и вторым «цинковыми пальцами» (т.е. спираль распознавания), ответственна за создание специфического контакта с ДНК. Второй «цинковый палец» стабилизирует этот контакт и повышает аффинность рецептора к ДНК.
Скрепляющий регион (D-регион). Другое название этого региона — «шарнирный регион» — указывает на то, что именно в этом месте происходит вращение, позволяющее белку изменить свою конформацию после связывания с лигандом. Этот регион генерирует локационный сигнал, важный для перемещения рецептора к ядру в отсутствие лиганда, и содержит домен локализации ядра (глюкокортикоидный и прогестероновый рецепторы) и/или домен трансактивации (рецептор к гормонам щитовидной железы или к глюкокортикоидам).
Домен С-терминального связывания лиганда (Е-регион). Этот регион отвечает за связывание соответствующего лиганда и димеризацию или гетеродимеризацию рецептора. Он также содержит участок связывания белков теплового шока и функцию трансактивации (TAF-2), способную инициировать транскрипционную активность. В отличие от TAF-1, транскрипционная активность здесь зависит от связывания с гормоном. Конформационные изменения, произошедшие после связывания с лигандом, обеспечивают взаимодействие с коактиваторами или корепрессорами.
