Гены рибозофосфат-пирофосфаткиназы
У человека рибозофосфат-пирофосфаткиназа кодируется 4 структурными генами [ Taira M.,1989 ], 2 из которых картируются в Х-хромосоме [ Becker M.,1990 ]: PRPS1 в OXq222 т.е.в длинном плече Х-хромосомы, в районе 2 этого плеча, в сегменте 2 этого райо- на и в субсегменте 2 этого сегмента, между геном бета-галактозидазы, локализованным в положении OXq213-22 , и геном гипоксантинфосфорибозилтрансферазы , локализованным в положении OXq26 .Второй структурный ген PRPS2 картируется также в Х-хромосоме в положении OXp223 ,т.е. в субсегменте 3 сегмента 2,района 2 в коротком плече Х-хромосомы. Два соматических гена, продукты которых близки к продуктам генов PRPS1 и PRPS2 соответственно, обозначены как гены PRPS1L1 и PRPS1L2 соответственно [ Taira M.,1989 ]. Ген PRPS1L1 локализован в неидентифицированном участке 7-ой хромосомы ,а ген PRPS1L2 картируется в 9-ой хромосоме в положении 9q33-33 ,т.е.в длинном плече этой хромосомы, в районе 3 этого плеча, в сегментах 3 или 4 этого района [ Becker M.,1990 ]. Все 4 структурные гены были клонированы. Гены PRPS1, PRPS2 и PRPS1L1 были секвенированы [ Taira M.,1989 , Iizasa T.,1989 , Rossler B.J.,1990 , Taira M.,1990 , Sonoda T.,1991 ].
Секвенирование гена PRPS1 из клеток глиобластомы человека [ Sonoda T.,1991 ] показало, что его кодирующая последователь- ность гомологична последовательности генов PRPS2 и PRPS1L1 на 79,9 и на 92,2%, соответственно, а аминокислотная последовательность соответствующих полипептидов гомологична на 95,3 и 94% . Предполагается, что гены PRPS1 и PRPS2 разошлись в эволюции от общего предка 760 млн. лет назад. Были клонированы и секвенированы также локализованные в Х-хромосоме гены PRPS1 и PRPS2 из клеток сарокомы Иошида крысы и из печени крысы [Taira M.,1989 ]. Нуклеотидные последовательности аналогичных генов из этих двух источников оказались идентичными. Экспрессия обоих генов в печени крысы ускорялась после частичной гепатэктомии. Размеры этих двух генов различны: PRPS1 содержит 2,3 kb, а PRPS2 3,7 kb, хотя оба кодируют полипептиды из 317 аминокислотных остатков. Следовательно, эти гены отличаются, в основном, длиной некодируемых 3'- и 5'- сегментов.
Кодируемые всеми 4 генами mRNA, найдены в разных органах мыши, крысы, теленка и человека [ Becker M.,1990 ]. Они различа- лись, в основном,нуклеотидным составом и длиной нетранслируемых 3' - и особенно 5' -концевых сегментов. Выражение этих 4 структурных генов относительно тканеспецифично [ Lifshytz,1972 ]. Судя по количеству мРНК,кодируемой различными генами изоферментов, в мозге крысы и в надпочечниках крысы , надпочечниках мыши , надпочечниках теленка и надпочечниках человека выражается преимущественно ген PRPS1, а в легких крысы и печени крысы преимущественно ген PRPS2.
С другой стороны, в печени человека оба гена выражаются слабо.Слабо выражены эти гены также в сердце , желудке , тонком кишечнике , скелетных мышцах ; в этих органах соотношение скорости экспрессии этих двух генов азлично. Очень слабо выражены оба гена в слюнных околоушных железах ,в придатках семенников и в молочных железах . В вилочковой железе крысы , семенниках крысы (особенно у совсем молодых животных) и в жировой ткани крысы одинакого активно выражаются оба гена. Аутосомный ген PRPS1L1 активно выражается лишь в семенниках взрослой мыши, крысы и человека, а ген PRPS1L2 - в жировой ткани . По мере развития крысы от 1 до 8 недель содержание мРНК, кодируемой геном PRPS1L1,возрастает и начинает превалировать над выражением гена PRPS1 [ Sonoda T.,1991 ],что связано, вероятно, с репрессией выражения генов, локализованных в Х-хромосоме,в процессе сперматогенеза [ Lifshytz E.,1972,Tamaru M.,1990].
Таким образом, ген PRPS2 выражается преимущественно в органах, содержащих пролиферирующиеся ткани, а ген PRPS1 преимущественно в непролиферирующихся или же слабо пролиферирующихся тканях, хотя в клетках быстро растущей перевивной опухоли - саркоме Иошида крысы - активно выражались оба гена, картируемые в Х-хромосоме.
Таким образом, во всех органах человека выражаются, но с разным соотношением скоростей, оба локалиованные в Х-хромосоме структурные гены рибозофосфат-пирофосфатсинтетазы; в семенниках взрослого человека выражается преимущественно ген PRPS1L1,картируемый в 7-ой хромосоме, а в жировой ткани преимущественно ген PRPS1L2, картируемый в 9-ой хромосоме.
Следовательно, во всех клетках, кроме клеток семенников, содержатся в разных пропорциях по меньшей мере два близких по первичной структуре изофермента рибозофосфат-пирофосфаткиназы, что может привести, во-первых,к образованию гибридных олигомерных форм фермента с невыявляемыми методом электрофореза в полиакриламидном геле в отсутствие или в присутствии додецилсульфата-Na различными субъединицами, во-вторых, к очень сложным кинетическим и регуляторным характеристикам итоговой смеси изоферментов, даже если их олигомеры состоят из идентичных субъединиц и, в-третьих, к тканеспецифичному характеру регуляции активности фермента.
Действительно [ Ishijima S.,1991 ], экспрессируемые в бактерии E.coli гены PRPS1 и PRPS2 из печени крысы синтезировали фермент, состоящий из двух высокогомологичных,но не идентичных субъединиц с молекулярной массой 34 кДа каждая, обладающих каталитической активностью также в гомоолигомерных формах. Эти формы не отличались по активации под действием Pi, но ингибировались ADP и GDP в разной степени, а также обладали различной термостабильностью.
