Индукция изоформ цитохрома P-450 семейства 1
Процесс индукции изоформ семейства 1 включает в себя следующие стадии [ Hankinson O., 1995 , Whitlock J. et al., 1996 ]:
- Пассивное проникновение индуктора через мембрану клетки.
- Взаимодействие лиганда (индуктора) с так называемым Ah-рецептором (Ah-p) , существующим в неактивном состоянии в цитоплазме в комплексе с рядом белков.
- Отщепление от комплекса (Ah-p)-лиганд белков, поддерживающих Ah-p в неактивном состоянии.
- Фосфорилирование комплекса (Ah-p)-лиганд.
- Взаимодействие рецепторлигандного комплекса с другим белком - Ah-p-транспортным белком (Ah-рТБ) .
- Взаимодействие белкового гетеродимера лиганд-(Ah-p)-(Ah-рТБ) с участком ДНК, называемым ксенобиотик чувствительный элемент (КЧЭ) (xenobiotic responsible element) и являющимся энхансером .
В результате взаимодействия изменяется структура определенных участков ДНК и транскрипционные факторы получают доступ к началу считывания структурных генов, индуцируемых соединениями типа ТХДД .
В изучении механизма индукции Ah-p -зависимых изоформ цитохрома Р-450 большую роль сыграло открытие ТХДД - мощного индуктора, обладающего высокой специфичностью к Ah-p . Это вещество вызывает эффект индукции в наномолярных концентрациях и не выявлено никаких других, помимо Ah-p, объектов его воздействия в клетке. ТХДД высокотоксичен и является мощным промотором опухолей печени , опухолей легких , опухолей кожи [ Nebert D. et al., 1993 ]. Сравнительные эксперименты с линиями мышей, содержащих дефектный и нормальный Ah-p, показали, что токсическое и промоторное действие индукторов изоформ семейства 1 реализуется через Ah-p [ Whitlock J., 1990 , Chapman D. and Schiller C., 1985 ].
Эффекты лигандов Ah-p, не связанные с появлением индуцируемых ферментов, могут реализоваться несколькими механизмами.
Во-первых, взаимодействие лиганда с Ah-p небезразлично для клетки: введение ТХДД в гомогенат клеток в отсутствие ядер вызывало стимуляцию фосфорилирования белков в течение 1-10 мин [ Enan E. and Matsumura F., 1995 ]. Эта реакция была Ah-p зависима, поскольку 7,8-бензофлавон , антагонист Ah-p, блокировал фосфокиназные реакции, вызванные ТХДД [ Enan E. and Matsumura F., 1995 ]. Предполагается, что стимуляция фосфокиназной реакции обусловлена протеканием стадии 3: освобождением из комплекса с Ah-p ряда белков, удерживающих его в неактивном состоянии [ Matsumura F., 1994 , Enan E. and Matsumura F., 1995 , Enan E. and Matsumura F., 1996 ]. Среди них выделен белок рр60 - продукт гена src [ Enan E. and Matsumura F., 1996 ], который, по мнению авторов, после освобождения из комплекса с Ah-p функционирует как фосфокиназа. В отличие от активации продукта гена src активными формами кислорода, приведение в действие этого белка в результате образования комплекса индуктор-Ah-p не сопровождается изменением уровня межклеточных коммуникаций , поскольку ТХДД вызывает этот эффект только после синтеза новых изоформ цитохрома Р-450 [ Baker Т. et al., 1995 ]. Это различие, возможно, связано с тем, что продукт гена src, активированный в результате образования активных форм кислорода при функционировании цитохрома Р-450, локализован в мембране клетки, в то время как освобождение его из комплекса с Ah-p происходит в цитоплазме.
Таким образом, изменения в клетке, вызываемые образованием лиганд- Ah-p комплекса, приводят к активации сигнал-передающей src системы .
Другая возможность "неиндукционного" действия лигандов Ah-p связана с тем, что КЧЭ может выступать не только как энхансер для определенной группы генов, но и являться негативным транскрипционным фактором. Примером может служить ингибирование ТХДД синтеза катепсина D , индуцированного 17b-эстрадиолом . Между элементами, связывающими рецептор эстрогена и транскрипционный фактор Sp1 в промоторном участке генома, отвественном за транскрипцию катепсина D, локализован КЧЭ. ТХДД-(Ah-p)-(Ah-рТБ) комплекс взаимодействует с КЧЭ и разрушает комплекс эстрадиол-рецептор-Sp1 [ Krishnan V. et al., 1995 ]. Видимо, ингибирование эстрогензависимой пролиферации в культуре клеток молочной железы индукторами изоформ цитохрома Р-450 семейства 1 также связано с действием комплекса индуктор-(Ah-p)-(Ah-рТБ) на транскрипционном уровне [ Chaloupka K. et al., 1992 ].
Эти данные свидетельствуют о важной роли рецепторов, участвующих в индукции цитохрома Р-450, и в других функциях клетки, нарушение которых, благодаря длительному "нефизиологическому" присутствию лигандов, может являться одним из необходимых факторов промоции канцерогенеза.
Как видно из табл. 1 ни для одного из приведенных рецепторов, взаимодействующих с индукторами изоформ цитохрома Р-450 , не известен эндогенный лиганд. Мало вероятно, что в процессе эволюции, задолго до синтеза человеком соединений типа ТХДД или пролифераторов пероксисом природа предусмотрела появление подобных веществ и создала рецептор для них. Видимо, система рецепторов, участвующих в индукции изоформ цитохрома Р-450, которая, как принято считать, создана для быстрого разрушения ксенобиотиков, на самом деле существует в организме в основном для других целей. Блокирование Ah-p в период эмбриогенеза введением беременным самкам ТХДД вызывает у потомства разрастание эпителия неба, уродства, называемого "волчьей пастью" [ Abbot В. et al., 1994 ]. Показано, что искусственно созданная линия мышей с "нокаутированным" геном Ah-p нежизнеспособна. Большинство мышей погибает сразу после рождения, а выжившие обладают недоразвитой печенью и нарушенной иммунной системой [ Femandez-Salguero P. et al., 1995 ]. Видимо, функция системы Ah-p связана не только (а, возможно, и не столько) со стимуляцией окисления ксенобиотиков. На определенных стадиях развития организма она участвует в общей системе передачи сигналов, регулирующих деление и дифференцировку клеток. Отсутствие мРНК и белка 1A1 в печени взрослых животных и появление их только в ответ на введение индукторов типа ТХДД свидетельствует, что в печени взрослых особей эндогенный лиганд к Ah-p отсутствует. Из этого можно заключить, что эндогенный лиганд, вероятно, функционирует в организме только в период эмбриогенеза . Поэтому длительное присутствие лигандов Ah-p во взрослых клетках может привести к нарушениям функций, возможно связанных и с процессом промоции канцерогенеза.
