Интеграция сигналов, поступающих в клетку: введение
Транскрипционные регуляторные факторы интегрируют множество сигналов, поступающих в клетку извне. Регуляторы обычно функционируют в составе регуляторных комплексов , включающих в себя множество белков.
Поступающий сигнал, если говорить в самых общих терминах, вызывает структурные изменения в одном из таких регуляторных комплексов, так что в нем возникают или разрушаются какие-то взаимодействия либо белков с белками, либо белков со специфическими последовательностями на ДНК. Таким образом регуляторные комплексы динамичны. Их состав зависит от множества обстоятельств: от того какие регуляторные модули входят в состав данного регуляторного элемента ДНК, от того какие регуляторные факторы доступны в данной клетке в данный момент, от того как устроен хроматин в данной области ДНК, в данной клетке, в данный момент и т.д. Это своего рода комбинаторика, при которой создается очень гибкая система регуляции. В самом общем виде взаимодействия регуляторов с основной транскрипционной машиной изображены на рис. 5 svtr .
Рассмотрим интеграцию на примере семейства ко-активаторов транскрипции, известных под названием p300/CBP. p300 и CBP кодируются разными генами [ Eckner ea 1996 ], но они очень похожи друг на друга и поэтому часто, когда говорят о их общих функциях, их объединяют под общим именем p300/CBP. Они экспрессируются если не во всех, то в подавляющем большинстве клеток. Иными словами их гены являются генами домохозяйками . Их функции очень важны, поскольку они консервативны в эволюции и очень похожие белки есть, например, у нематоды Caenorhabditis elegans и дрозофилы [ Shi ea 1998 ], хотя, по-видимому, их нет в дрожжах.
Таким образом, эти белки являются приобретением многоклеточных организмов, где они вовлекаются в многочисленные процессы интеграции сигналов, которыми обмениваются клетки в процессах развития и дифференцировки.
Повреждение гена CBP приводит к серьезным патологиям, например, синдрому Rubinstein-Taybi . Этот синдром связан со множественными дефектами в развитии.
Понимание функций белков семейства CBP начинается с понимания механизма передачи сигнала от гормонального рецептора с помощью G-белков .
Напомню вкратце: при связывании рецептора с гормоном активируется G- белок, состоящий из трех разных субъединиц альфа, бета и гамма. Неактивный G-белок конститутивно связан с рецептором. Альфа-субъединица в неактивном состоянии связана с GDP. При активации GDP отделяется , а GTP связывается с альфа-субъединицей. Комплекс GTP с альфа-субъединицей отделяется от рецептора и от двух других субъединиц G-белка. Он активирует аденилатциклазу (AC) .
Образуется cAMP , который связывается с регуляторными субъединицами тетрамерного фермента с-АМР-зависимой Ser/Thr протеинкиназы ( PKA ). Происходит еще много событий, но в конце их в ядре происходит фосфорилирование факторов транскрипции, относящихся к группе CREB - факторов (c-AMP response element binding protein). Фосфорилированный CREB связывается со своей мишенью в ДНК. Эта мишень называется CRE - теперь вам более понятно, что это означает cAMP response element. Она располагается рядом с генами, транскрипция которых индуцируется сАМР. Но само по себе связывание CREB с их мишенью недостаточно для активации этих генов. Чтобы активация произошла, необходимо чтобы с CREB связался ко-активатор, который выполнит роль посредника между CREB и транскрипционной машиной. Роль ко-активатора и выполняет CREB-связывающий белок CBP (CREB-binding protein. Рис. 13 svtr ) и его гомолог p300 . Эти белки не взаимодействуют с ДНК, они взаимодействуют с активаторами, в данном случае с CREB. Связавшись, они взаимодействуют с транскрипционной машиной и стимулируют ее. Способность к связыванию определяется фосфорилированием CREB белка.
Гены, кодирующие CBP и p300 клонированы. Они кодируют очень большие белки - около 2400 аминокислотных остатков. Этот громадный размер неслучаен. Белки способны к взаимодействиям с очень большим числом факторов транскрипции и опосредованию их функции.
