Белки сигнальной передачи апоптоза от Fas-белка к протеазам
Основные белки, участвующие в передаче сигнала апоптоза от активированного Fas к протеазам.
Связывание PDGF (platelet-derived growth factor) и EGF (epidermal growth factor) со своими рецепторами индуцирует димеризацию рецепторов и активирует киназную активность в цитоплазматическом домене рецепторов. Рецепторы гемопоэтических ростовых факторов , например, рецепторы колониестимулирующего ростового фактора , как и рецепторы интерферонов , не содержат в цитоплазматической части доменов, обладающих активностью киназ . Димеризация этих молекул, индуцированная взаимодействием с лигандом, приводит к связыванию киназы с рецептором и к ее активации. Затем активированная киназа передает сигнал пролиферации или дифференцировки клеток. Тем не менее димеризация рецепторов Fas и TNFR1 не способна инициировать Fas- и TNFR1-опосредованные процессы. Индукция Fas-и TNFR1-зависимого апоптоза требует олигомеризации этих рецепторов. Так, например, только моноклональные антитела к Fas иммуноглобулинов классов М или G3, связывающие сразу несколько молекул рецептора, являются мощными агонистами Fas-зависимого апоптоза [ Trauth B.C., 1989 , Yonehara S., 1989 ].
Рентгеноструктурный анализ комплекса TNF-бета с его рецептором показал, что тример TNFбета образует комплекс с экстраклеточной частью трех молекул рецептора TNF [ Banner D.W., 1993 ]. Это позволяет предположить, что TNF также индуцирует тримеризацию рецептора.
Сходство структур FasL и TNF , a также Fas и TNFR1 наводит на мысль, что FasL тоже взаимодействует сразу с тремя молекулами Fas, а затем тримеризованный цитоплазматический район рецептора передает сигнал апоптоза.
Fas- и TNFR1-опосредованный апоптоз происходит и в присутствии ингибиторов синтеза РНК и белка [ Itoh N., 1991 , Yonehara S., 1989 ]. Даже безъядерные клетки подвергаются апоптозу после активации Fas [ Schulze-Osthoff K., 1994 ]. Это означает, что все необходимые для передачи апоптотического сигнала компоненты уже существуют в цитоплазме и что активация Fas только запускает цепь биохимических реакций.
Для выявления белков, связывающихся с цитоплазматическими районами Fas и TNFR1 , применили дрожжевую двухгибридную систему. Использование цитоплазматического района Fas в качестве зонда привело к выделению молекулы, названной FADD (Fas-associating protein with death domain) или MORT1 , которая содержит домен смерти (death domain, DD-домен) на С-конце [ Boldin M.P., 1995 , Chinnaiyan A.M., 1995 ]. FADD/MORT1 связывается с Fas после активации последнего через взаимодействие их доменов смерти [ Kischkel F.C., 1995 ]. N-концевой район молекулы FADD/MORT1, названный DED (death effector domain), или домен MORT1 , отвечает за дальнейшую передачу сигнала. Схожий DD -содержащий белок - TRADD (TNFR1-associated death domain protein) - связывается с TNFR1 [ Hsu H., 1996 ]. Но в отличие от FADD/MORT1 TRADD не имеет DED -домена. TRADD связывается с FADD/MORT1 через их DD-домены [ Hsu H., 1995 ]. Поскольку сигналы от Fas и TNFR1 проходят через один и тот же белок - FADD/MORT1 , можно предположить, что при дальнейшей передаче сигнала Fas и TNFR1 используют один и тот же механизм. Повышенная экспрессия в клетках мутантного FADD/MORT1 ингибирует апоптоз , опосредованный Fas и другими членами семейства рецепторов TNF [ Wajant H., 1998 ]. У мутантных мышей, лишенных гена FADD/MORT1, наблюдается резистентность к Fas-зависимому апоптозу и нарушения в пролиферации активированных Т-клеток [ Zhang J., 1998 ], что предполагает неожиданную связь между пролиферацией и апоптозом.
С целью обнаружения молекул, передающих Fas-индуцированный сигнал после FADD/MORT1 , Баллах и его коллеги [ Boldin M., 1996 ] применили дрожжевую двухгибридную систему, использовав домен MORT1 как зонд. В это же время в другой лаборатории продолжались биохимические исследования молекул, взаимодействующих с активированным Fas-рецептором [ Duan H., 1997 ]. Обе группы исследователей идентифицировали одну и ту же молекулу, первоначально названную FLICE (FADD-like ICE) [ Muzio M., 1996 ] и MACH (MORT1-associated CED-3 homologue) [ Boldin M., 1996 ], впоследствии названная " каспаза-8 " [ Alnemri E.S., 1996 ]. Каспаза-8 имеет два DED/MORT1-домена на N-конце, через которые она связывается с FADD/MORT1 . С-концевой район молекулы каспазы-8 относится к семейству ICE-протеаз , более точно, к членам подсемейства каспазы-3 (СРР32) ( табл. 1 ), и рекомбинантная каспаза-8 преимущественно расщепляет субстраты каспазы-3, а не субстраты каспазы-1 (ICE) [ Boldin M., 1996 ].
Были идентифицированы еще две молекулы, связывающиеся с цитоплазматическим участком активированного Fas, - RIP (receptor interacting protein) и Daxx . N-концевой район молекулы RIP гомологичен серин/треониновым киназам, а С-концевой участок содержит домен смерти , через который RIP взаимодействует с Fas . Повышенная экспрессия RIP вызывает в трансфецированных клетках апоптоз [ Stanger В., 1995 ].
Daxx , также способный взаимодействовать с доменом смерти Fas, передает апоптотический сигнал через киназу JNK [ Yang X., 1997 ]. Значение Fas-опосредованной активации JNK еще не вполне ясно. С одной стороны, повышенная экспрессия Daxx приводит к активации JNK и усиливает Fas-индуцированный апоптоз, а с другой стороны, Fas-опосредованная активация JNK может обеспечивать пролиферацию клеток через активацию протоонкогена c-Jun .
Продукт протоонкогена Bcl-2 ингибирует сигнал апоптоза , передаваемый через Daxx , в отличие от сигнала, передаваемого через FADD/MORT1 [ Yang X., 1997 ].
Открыт еще один ингибитор Fas-зависимого апоптоза - FLIP (FLICE-inhibitory protein) [ Irmler M., 1997 ]. Как было показано, FLIP связывается с FADD/MORT1 и FLICE и эффективно блокирует передачу сигнала от активированного Fas через эти белки ( рис. 4 А).
Активация протеаз - необходимый этап Fas-индуцированного апоптоза. Помимо FADD/MORT1 , передающего апоптотический сигнал протеазе каспаза-8 , была открыта еще одна молекула, RAIDD (RIP-associated Ich-1) , способная передавать сигнал от активированного Fas через RIP протеазам ( рис. 4 Б). В отличие от FADD/MORT1 , RAIDD активирует протеазу ICH-1 или каспазу-2 ( табл. 1 ) [ Duan H., 1997 ].
