Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ПАРАТГОРМОН-РОДСТВЕННЫЙ ПРОТЕИН

Курзанов А. Н., Ледванов М. Ю., Быков И. М., Медведев В. Л., Стрыгина Е. А., Бизенкова М. Н., Заболотских Н. В., Ковалев Д. В., Стукова Н. Ю.,

1.3.2. Рецептор лигандов семейства паратиреоидного гормона второго типа (PTHR2)

Второй рецептор лигандов семейства паратгормона- PTHR2 был идентифицирован Usdin T.B. et al., (1995). На уровне аминокислотной последовательности этот рецептор на 51 % идентичен человеческому ПТГ/ПТГрП-рецептору (PTHR1) (Usdin T.B. et al., 1995). Человеческий PTHR2 реагирует на ПТГ, но не на ПТГрП, тогда как крысиный PTHR2 не взаимодействует ни с ПТГ, ни с ПТГрП (Hoare S.R. et al., 1999a;. Tenne M. et al., 2008; Usdin T.B. et al., 1995). Клонирование PTHR2 вызвало поиск пептидного лиганда, который является его естественным агонистом и избирательно активирует PTHR2. Это привело к открытию пептида из 39 аминокислот, который эффективно активирует подтипы PTHR2 крысы и человека без активации PTHR1 (Usdin T.B., 1997). Обнаруженный пептид, называемый TIP39 (tuberoinfundibular пептид из 39 аминокислот), изначально был очищен из экстракта бычьих гипоталамусов и был структурно слабо гомологичен ПТГ и ПТГрП (Usdin T.B., 1997). Установлено, что пептид TIP39, индуцирует надежную активацию PTHR2. Это указывает на то, что TIP39 является его нативным лигандом (John M.R. et al., 2002; Usdin T.B. et al., 1999a). Было показано, что TIP39 является нативным лигандом PTHR2 у млекопитающих и рыбок данио (Papasani M.R. et al., 2004; Della Penna K. et al., 2003; Usdin T.B. et al., 1999b). Хотя TIP39 не активирует ПТГ/ПТГрП-рецептор (PTHR1), он связывается с ним с умеренной аффинностью (Hoare S.R.et al., 2000a). Интересно, что TIP (7-39) и TIP (9-39) связываются с более высоким сродством к PTHR1, чем TIP39, и усеченные пептиды функционируют как антагонисты PTHR1-специфичности (Hoare S.R., Usdin T.B., 2000; Jonsson K.B. et al., 2001). Usdin T.B. et al. (1995) сообщили, что рецептор PTHR2 широко экспрессируется в мозге и поджелудочной железе. Несмотря на значительную степень сходства между рецептором PTHR2 и рецептором ПТГ/ПТГрП первого типа они существенно отличаются сродством к разным лигандам (Behar V. et al., 1996).

РецепторPTHR2 выявили у сома (Ictalurus punctatus), а также в печени и почках рыбок данио (Rubin D.A., et al., 1999). Профиль распределения в тканях PTHR2, оцененный экспрессией мРНК у крыс, отличался от представительства ПТГ/ПТГрП-рецептора, обнаруженного в различных локусах мозга, парафолликулярных клетках щитовидной железы и клетках желудочно-кишечного тракта (Gardella T.J., Vilardaga J.P. 2015). Исследования гибридизации in situ выявили высокий уровень экспрессии PTHR2 в экзокринной ткани поджелудочной железы, в эпидидимусе, в эндотелии сердца и кровеносных сосудов, в гладких мышцах сосудов, в легких, плаценте и сосудистом полюсе почечных клубочков (Usdin et al., 1995, 1999a). Однако мало известно о его физиологической роли в этих тканях. Хотя распределение в тканях и, в частности, отсутствие экспрессии PTHR2 в почках и кости, предполагает ограниченную физиологическую роль в минеральном метаболизме, отчетливая лигандная специфичность PTHR2 дает представление о текущей модели взаимодействия лиганд-рецептор ПТГ и указывают на то, что ПТГ вряд ли является физиологически важным эндогенным лигандом для PTHR2.
Установлено и подтверждено (Orloff J.J. et al., 1995; Orloff J.J. et al., 1992; Gaich G. et al., 1993; McCauley L.K. et al., 1992), что неклассический рецептор PTHR2 присутствует в лимфоцитах, клетках инсулиномы, кератиноцитах и клетках карциномы. Стимуляция рецепторов PTHR2 вызывает увеличение внутриклеточного свободного кальция, но не цАМФ.

TIP39 связывается исключительно c рецептором PTHR2, однако аминокислотные замены могут изменить его сродство к рецептору ПТГ/ПТГрП с антагонистическими эффектами (Jonsson K.B. et al., 2001). TIP39 и PTHR2 экспрессируются в наивысших концентрациях в гипоталамусе и спинном мозге у млекопитающих и рыбок данио (John M.R. et al., 2002; Papasani M.R. et al., 2004; Dobolyi A., et al., 2003). Мало что известно о функциональной роли сигнальной системы TIP39-PTHR2. Предполагается участие TIP39 в качестве нейроэндокринного гормона, который модулирует несколько аспектов реакции стресса, восприятия боли, артериального давления и температуры тела (Usdin T.B. et al., 1999a). Система TIP39-PTHR2 участвует в обработке ноцицептивного сигнала, регуляции выделения гормонов из гипоталамуса и гипофиза и модуляции аффективного поведения (Dobolyi A. et al., 2010) но, по-видимому, не играет роли в регуляции кальция и в структурировании тканей [51 (Hoare S.R., et al., 2000)]. Система вовлечена в регулирование почечной и сердечно-сосудистой гемодинамики у млекопитающих и осморегуляции у костистых рыб (Eichinger A., 2002; Shoemaker J.M., et al., 2005).

Gardella T.J. et al. (1996) изучили взаимодействие нескольких гибридных лигандов ПТГ, ПТГрП и других родственных пептидных аналогов с рецептором PTHR2 человека. Результаты показали, что два сайта в ПТГ и ПТГрП полностью учитывают разные потенции, которые оба лиганда проявляли с рецепторами PTHR2. Структурные детерминанты, которые учитывают способность PTHR2 различать ПТГ и ПТГрП, были идентифицированы (Gardella et al., 1996). Гистидин в положении 5 (Ile в ПТГ) и Phe в положении 23 (Trp в ПТГ) определяют дифференциальную аффинность связывания и активацию. Остаток 5 (His в ПТГрП и Ile вПТГ) определяли способность к передаче сигналов, в то время как остаток 23 (Phe в ПТГрП и Trp в ПТГ) определял аффинность связывания. Изменяя эти два остатка ПТГрП на соответствующие остатки ПТГ, оказалось возможным превратить ПТГрП в лиганд, который высокоэффективно связывался с рецептором PTHR2 и полностью и сильно стимулировал образование цАМФ. Таким образом, остатки 5 и 23 в ПТГ и ПТГрП играют ключевую роль в сигнальных и связывающих взаимодействиях, соответственно, с рецептором PTHR2. Показано, что высокоаффинное связывание пептидного агониста TIP-39 с рецептором PTHR2 требует гидроксильной группы Tyr-318 на трансмембранной спирали 5. Модель комплекса TIP39-PTHR2 была построена и проанализирована с использованием молекулярной динамики. Было показано, что гидроксильная группа боковой цепи Tyr-318 играет важную роль для связывания TIP39. Моделирование молекулярной динамики позволило предположить, что селективность основана на взаимодействии гидроксильной группы Tyr-318 рецептора с карбоксилатной боковой цепью Asp-7 пептида (Weaver R.E. et al., 2017)

PTHR2 экспрессируется в основном в гипоталамусе, но мало известно о возможных функциях систем ПТГ-PTHR2 или TIP39-PTHR2. Было предположено его участие в регуляциии секреции гормона роста, высвобождении гипоталамических гормонов, сердечно-сосудистой и почечной гемодинамики. (Papasani M.R. et al., 2004).Считается, что в почках экспрессия PTHR2 ограничивается клубочковыми и другими сосудистыми клетками и не экспрессируется на канальцевых эпителиальных клетках.

Физиологическая роль TIP39 и PTHR2 еще не идентифицирована, но их обильная экспрессия в центральной нервной системе предполагает возможную нейроэндокринную функцию (Usdin T.B., 2000), которая, по-видимому, сохраняется в эволюции, поскольку PTHR2 встречается у рыбок данио (Rubin D.A., Juppner H., 1999).