МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ I ГРУППЫ

Общая схема действия гормонов этой группы показана на рис. 44.1. Их липофильные молекулы диффундируют сквозь плазматическую мембрану любых клеток, но только в клетках-мишенях они находят свой специфический рецептор, имеющий высокую степень сродства к гормону. Образуется комплекс гормон — рецептор, который далее подвергается «активации». В результате этой реакции, зависящей от температуры и присутствия солей, меняется величина, конформация и поверхностный заряд комплекса, и он приобретает способность связываться с хроматином. Вопрос о том, где происходит образование и «активация» комплекса — в цитоплазме или ядре, — остается спорным, но он не очень существен для понимания процесса в целом. Гормон - рецепторный комплекс связывается со специфической областью ДНК и активирует либо инактивирует специфические гены. В результате избирательного воздействия на транскрипцию генов и синтез соответствующих мРНК происходит изменение содержания определенных белков, что сказывается на активности тех или иных процессов метаболизма. Эффект каждого из гормонов описываемой группы совершенно специфичен; как правило, их влияние сказывается менее чем на 1% белков или мРНК клетки-мишени. Здесь мы обсуждаем ядерный механизм действия стероидных и тиреоидных гормонов, поскольку этот механизм хорошо изучен. Однако имеются данные о прямом эффекте указанных гормонов на компоненты цитоплазмы и различные органеллы.

Было показано воздействие эстрогенов и глюкокортикоидов на деградацию мРНК; известно также,

(см. скан)

Рис 44.1. Стероидный гормон связывается с внутриклеточным рецептором и вызывает изменение его конформации. Далее этот комплекс связывается со специфической областью на хроматине, что приводит к активации ограниченного числа генов. Тиреоидные гормоны связываются с рецептором, составляющим часть хроматинового комплекса. В остальном механизм действия этих гормонов, по-видимому, одинаков.

что глюкокортикоиды оказывают влияние на пост-трансляционный процессинг некоторых белков. Но все же большая часть данных указывает на то, что основной эффект этих гормонов проявляется на уровне транскрипции генов. Хотя биохимический механизм транскрипции генов в клетках млекопитающих не вполне ясен, тем не менее можно представить себе в общей модели те структурные компоненты, которые необходимы для проявления регулирующего эффекта стероидных и тиреоидных гормонов на этот процесс (рис. 44.2). Транскрибируемые гены должны находиться в участках «открытого», т. е. транскрипционно-активного, хроматина (изображено в виде вздутия на рис. 44.1), о чем свидетельствует их чувствительность к гидролизу ДНКазой I. Такие гены, судя по полученным к настоящему времени данным, содержат по крайней мере два разных регуляторных элемента (сайты регуляции), расположенных в последовательности ДНК, примыкающей к 5-концу сайта инициации транскрипции (рис. 44.2). Первый из них — промоторный элемент (-универсален, поскольку в той или иной форме имеется во всех генах. Он определяет место прикрепления РНК-полимеразы II к ДНК, а следовательно, и точность начала транскрипции (начала считывания ДНК) (см. гл. 41).

Второй элемент — гормон-чувствительнын (ГЧЭ) — выявлен во многих генах, регулируемых стероидными гормонами. Он локализован несколько дальше от 5-конца, чем ПЭ, и может состоять из нескольких отдельных компонентов. Считается, что ГЧЭ модулирует частоту инициации транскрипции и в меньшей степени зависит от положения и ориентации (по сравнению с ПЭ). В этом отношении он похож на энхансерные элементы, обнаруженные в других генах (см. гл. 41). Как правило, ГЧЭ выявляется на несколько сотен нуклеотидов выше сайта инициации транскрипции, но точная локализация варьирует от гена к гену. В некоторых случаях этот элемент расположен в самом транскрибируемом гене.

Для идентификации ГЧЭ необходимо, чтобы он

Рис. 44.2. Структурные компоненты, участвующие в стероидной регуляции транскрипции генов.

связывал гормон-рецепторный комплекс с большим сродством, чем остальная ДНК в ядре или ДНК из другого источника. Такое специфическое связывание было действительно продемонстрировано. Кроме того, ГЧЭ должен передавать дальше свой ответ на гормон. Чтобы это проверить, предполагаемую регуляторную последовательность ДНК «сшивают» с маркерным геном. Обычно в такие составные гены включают те маркеры, которые в нормальных условиях не подвержены влиянию гормона. В качестве маркерных генов используют чаще всего гены глобина, тимидинкиназы или бактериальной хлорамфеникол-ацетилтрансферазы. Образовавшиеся при слиянии составные гены переносят в клетку-мишень, и если после этого обнаруживается, что гормон начинает регулировать транскрипцию маркера, то наличие функционально активного ГЧЭ можно считать доказанным. Использование этой техники позволяет точно определить положение ГЧЭ, его ориентацию и эффект замещения оснований. Конкретный механизм того, как влияет на транскрипцию взаимодействие гормон-рецепторного комплекса с ГЧЭ, исследуется очень интенсивно. Предположительно регуляция осуществляется на уровне инициации транскрипции, но возможен эффект и на процессы элонгации и терминации. Высказывались предположения, что регуляторные сайты локализованы в самом гене или вне его в положении выше 5 от сайта инициации или ниже У. Наконец, возможно также участие и -активных регуляторных механизмов (т. е. воздействие со стороны другой хромосомы).