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.,

1.1.1.1. Экспрессия гена паратгормон-родственного белка

Ген ПТГрП человека содержит восемь экзонов, охватывающих более 15 килобаз геномной ДНК, с промоторными элементами, расположенными непосредственно перед экзонами 1А и 2 (Mangin M.K. et al., 1990). Экспрессия гена ПТГрП в нормальных тканях жестко регулируется рядом факторов, включая как транскрипционные, так и посттранскрипционные механизмы (Dittmer J. et al., 1994; Paspaliaris V. et al., 1995). Транскрипционная регуляция гена ПТГрП человека может также быть мишенью для некодирующих РНК (ncRNAs). ПТГрП также может регулироваться посттранскрипционно с помощью микроРНК (miRNA) (Wang N. et al., 2018). МикроРНК способны влиять на экспрессию генов и посттрансляционную обработку путем связывания комплементарной ДНК и мРНК, а также комплексообразование с белками с различными функциями, включая сплайсинг и эпигенетическую модификацию (Esteller M. 2011; Mattick J.S., 2009). В ПТГрП имеется как минимум 28 предполагаемых сайтов связывания микроРНК (Betel D. et al., 2010). В дополнение к прямой регуляции транскрипции, ген ПТГрП также регулируется множеством факторов роста, цитокинов и гормонов, некоторые из которых действуют транскрипционно, а другие посредством посттранскрипционных механизмов. Те, которые действуют транскрипционно, делают это через промоторные области или путем связывания с позитивными или отрицательными ответными элементами, расположенными в промоторных областях гена ПТГрП (Suva L.J. et al., 1989). Было показано, что такие факторы, как CREB (транскрипционный фактор, связывающийся с определёнными последовательностями ДНК, которые называются CRE (cAMP response elements), регулируя (усиливая или ослабляя) транскрипцию соответствующих генов), витамин D3, Ku-антиген (специфический белок, который ассоциируется с репликационными белками, необходим для репликации ДНК млекопитающих), Ets1, Tax1 и SP-1 (факторы транскрипции), связываются с элементами ДНК-ответа, расположенными в зонах промотора ПТГрП, и либо повышают, либо понижают экспрессию ПТГрП (Chilco P.J. et al., 1998; Dittmer J. et al., 1997; Foley J. et al., 1999;
Nishishita T. et al., 1998). Сами эти факторы контролируются несколькими цитокинами и гормонами, которые непосредственно связаны с регуляцией ПТГрП (Heath J.K. et al., 1995; Cho Y.M. et al., 2004; Johnson R.W. et al., 2011).

Индуцирование экспрессии ПТГрП в ответ на многие из этих факторов является быстрым, что указывает на то, что в некоторых случаях ПТГрП разделяет особенности с членами семейства генов ранних ответов и онкогенами (Allinson E.T., Drucker D.J., 1992) и подразумевает, что экспрессия ПТГрП также находится под строгим временным регулированием. Секреция и возможное высвобождение ПТГрП представляются весьма сложными из-за его многочисленных паракринных функций, локусов продукции и тканей-мишеней. Стимулы для продуцирования мРНК ПТГрП имеют различное происхождение. В отличие от ПТГ секреция ПТГрП также стимулируется увеличением концентрации Ca²⁺ в ряде нормальных и раковых клетках посредством модуляции рецептора Ca (Chattopadhyay N. et al., 2000; Sanders J.L. et al., 2001). Этот рецептор также важен при модуляции секреции ПТГрП для поддержания плацентарно-эмбрионального транспорта Ca²⁺ (Kovacs C.S. et al., 1998). Показано, что ген ПТГрП широко экспрессируется в нормальных тканях различных органов, таких как матка (миометрий и эндометрий), мозг, сердце, молочная железа, почки, легкие, печень, поджелудочная железа, плацента, кость, мышцы, гипофиз, селезенка и яичник (Clemens et al., 2001; Thota et al., 2005). Ген ПТГрП экспрессируется в центральной нервной системе млекопитающих (Weir E.C. et al., 1990). Гистохимией in situ обнаружено, что самые высокие уровни экспрессии гена ПТГрП наблюдаются в нейронах коры головного мозга и гиппокампе. Эти исследования показали, что как мРНК ПТГрП, так и биологическая активность присутствуют в ряде областей мозга крысы. Широко распространенная продукция этого белка несколькими типами нейронов указывает на то, что ПТГрП может играть общую роль в физиологии нейронов. Идентификация и характеристика гена ПТГрП водного буйвола была проведена c использованием базового биоинформационного подхода для прогнозирования физико-химических свойств этого протеина и исследования уровней экспрессии гена в различных тканях с использованием полуколичественной обратной транскрипционной полимеразной цепной реакции (Liu J. et al., 2015). Установлено, что ген ПТГрП водного буйвола содержит 534 пары оснований, кодирующих белок из 177 аминокислотных остатков с теоретической молекулярной массой 20,3 кДа. Кроме того, было предсказано, что ПТГрП
водного буйвола содержит сигнальный пептид, типичную гидрофобную область и негидрофобные трансмембранные домены. Сравнение и филогенетический анализ показали, что последовательность белка ПТГрП водного буйвола имеет высокую степень гомологии с этим белком других млекопитающих, особенно крупного рогатого скота и коз. Структура ПТГрП водного буйвола была аналогична структуре человека с идентичностью 99,9 %. Среди 16 протестированных тканей водного буйвола белок был экспрессирован в жировой ткани, стенке матки, плаценте, молочной железе и гипофизе с высокой экспрессией в жировой ткани и стенке матки, умеренной экспрессией в плаценте и низкой экспрессией в молочной железе и гипофизе. В исследованиях, посвященных молекулярной регуляции экспрессии гена ПТГрП установлено, что стимуляцию экспрессии вызывали эпидермальный фактор роста, инсулиноподобный фактор роста, трансформирующий фактор роста бетта (TGF-β). Подавляют образование ПТГрП 1,25 дигидроксивитамин Д3 (1,25 (ОН)2 Д3) и андрогены (Kremer R. et al., 1991; Kakonen S.M. et al., 2002; Sebag M. et al., 1994; Haq M. et al., 1993; Pizzi H. et al., 2003). Факторы роста стимулируют образование ПТГрП, активизируя транскрипцию генов через РАН-митоген активирующую протеиназу (МАРК), а 1,25 (ОН)2 Д3 может влиять через взаимодействие с рецепторами витамина Д, ингибируя транскрипцию ПТГрП. Ген ПТГрП находится под транскрипционным контролем глюкокортикоидов и витаминa D (Ikeda K. et al., 1989). Глюкокортикоиды могут подавлять экспрессию мРНК ПТГрП (Kasono K. et al., 1991)), а 1,25 (ОН)2 D3 повышает экспрессию мРНК ПТГрП и блокирует стимулирующий эффект TGF-β на экспрессию пептида (Kunakornsawat S. et al., 2001). Было показано, что ряд других факторов роста, цитокинов и стероидов регулируют продукцию ПТГрП (Kasono K. et al., 1991). Дексаметазон (Glatz J.A. et al., 1994), витамин D (Nishishita T. et al., 1998), кортизол, эстрогены и андрогены in vitro ингибировали продукциюПТГрП (Funk J.L., Wei H., 1998).