Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ПАРАТГОРМОН-РОДСТВЕННЫЙ ПРОТЕИН. 2-е издание переработанное и дополненное

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.,

1.1. Белки и пептиды семейства паратиреоидного гормона

Семейство паратиреоидного гормона, состоит из группы структурно-родственных биологически активных факторов, участвующих в регуляции кальциевого и костного гомеостаза, процессов развития различных тканей и органов, регуляции многих физиологических функций и патофизиологических процессов (Martin T.J. et al., 1997; Guerreiro P.M. et al., 2007; Wysolmerski J.J., 2012; Mokrysheva N.G. et al., 2019). К этому семейству относят паратиреоидный гормон (ПТГ), белок родственный паратиреоидному гормону (ПТГрП), тубероинфундибулярный пептид (TIP39, также известный как PTH2), а также ПТГ-подобный пептид (PTH-L или TIP38). ПТГ, ПТГрП и TIP39 являются членами семейства ПТГ у плацентарных млекопитающих (Damian G., DSouza, 2015). PTH-L присутствует у не млекопитающих четвероногих и рыб. В последние годы было достоверно установлено существование ПТГ-подобных пептидов и их рецепторов у рыб. Две формы ПТГ, две формы ПТГрП и белок с промежуточными характеристиками, обозначенный как PTH-L, кодируются отдельными генами у костистых рыб. Гены, кодирующие ПТГ, ПТГрП и TIP39 расположены в трех консервативных локусах и, вероятно, генерируются через события, подобные дублированию генома. В частности, у костистых рыб, в результате полного дублирования генома генерируются дополнительные копии ПТГ (ПТГ1 и ПТГ2) и ПТГрП (ПТГрПA и ПТГрПB) (Gensure R.C. et al., 2004). Значительные уровни гомологии последовательностей встречаются в первых 34 аминокислотах зрелых пептидов ПТГрП, ПТГ и PTH-L (Canario A.V.M. et al., 2006; Guerreiro P.M. et al., 2007; Pinheiro P.L. et al., 2010). Широкая тканевая экспрессия ПТГрП наблюдалась у всех исследованных на сегодняшний день видов, а присутствие этого протеина в коже, скелетных и сердечной мышцах и почках сохраняется от миноги до человека (Guerreiro P.M. et al., 2007; Liu Y. et al., 2010; Trivett M.K. et al., 2005; Danks J.A. et al., 1998). Предполагается, что ПТГрП и TIP39 являются наиболее древними представителями семейства ПТГ, так как они присутствуют в геномах бесчелюстных позвоночных и, в частности, в геноме миноги. Присутствие ПТГрП у миноги, представителя группы позвоночных, которая, по-видимому, эволюционировала более 540 миллионов лет назад, убедительно свидетельствует о том, что это белок древнего происхождения. Кроме того, успешное использование антител и зондов, основанных на последовательности человека в миноге, также свидетельствует о том,
что молекула ПТГрП могла сохраняться от миноги до человека (Trivett M.K. et al., 2005). ПТГрП был обнаружен в новообразованиях рыб, что позволяет предположить, что роль этого белка в формировании опухолей является закономерной, по крайней мере, от рыбы до человека (Danks J.A. et al., 2014).

Большое сходство экспрессии TIP39 и ПТГрП в тканях у рыбок данио и миноги соответственно указывает на то, что TIP39 и ПТГрП обладают предковыми функциями по сравнению с ПТГ и PTH-L и показывает, что ПТГрП и его физиологические свойства, вероятно, принципиально сохраняются во всей эволюции позвоночных. Предполагается, что наличие семейства паратиреоидного гормона у позвоночных животных, включая ПТГ, ПТГрП и TIP39, является результатом двух раундов полного дублирования целого генома (whole genome duplication – 2WGD) (Pinheiro P.L. et al., 2012; Cardoso J.C. et al., 2014; Hwang J.I. et al., 2013; Ng S.Y. et al., 2012) в начале диверсификации позвоночных. Данные биоинформатики, в частности исследование хромосомной синтении и характеристика лигандов семейства ПТГ и их рецепторов у различных видов позвоночных, свидетельствуют о полной поддержке этой гипотезы. Таким образом, возникновение семейства пептидов ПТГ, вероятно, предшествует ранней эволюции позвоночных (On J.S. et al., 2015). Паратиреоидный гормон (паратгормон, ПТГ, паратирин) по химическому строению является одноцепочечным полипептидом, состоящим из 84 аминокислотных остатков с молекулярной массой около 9 500 дальтон. Образуется из биопредшественника – пропаратгормона, имеющего 6 дополнительных аминокислот на NH2-конце. В организме человека, РТН имеет высокий уровень экспрессии и секретируется паращитовидными железами, но более низкие уровни его транскрипта могут быть также обнаружены в гипоталамусе, гипофизе, и тимусе (Tucci J. et al., 1996; Harvey S. et al., 1993). Биологические характеристики, физиологическая роль в организме и участие в развитии патологических состояний подробно описаны в многочисленных руководствах, монографиях и журнальных публикациях. Информация о паратгормоне широко представлена в русскоязычных изданиях и вполне доступна как специалистам, так и многим заинтересованным читателям. В этой связи в рамках данной монографии паратиреоидный гормон не стал объектом детального описания как в данном разделе первой главы, так и в последующих главах. Имеющиеся упоминания о паратгормоне имеют место, в основном, в контексте сопоставления данных об этом и других представителях семейства паратиреоидного гормона.