Регуляция экспрессии и активности ДНК-полимеразы йота в клетке и организме
Контроль экспрессии и активности Рol йота в клетке и организме затрагивает все регуляторные уровни. Известно, что транскрипция мРНК Рol йота возрастает в клетке до 20 раз в условиях гипоксии . В первом интроне гена Рol йота находится консенсусная последовательность, с которой связывается индуцируемый гипоксией фактор 1 (HIF1 - hypoxia-inducible factor 1) . HIF1 способен активировать транскрипцию фермента ( Ito, 2006 ). Предполагается, что Рol йота может участвовать в репликации поврежденных участков ДНК (в частности 8-оксогуанина , которые возникают в клетке в результате вредного влияния свободных радикалов - спутников окислительного стресса , неизбежно приходящего на смену гипоксии.
На настоящий момент для Рol йота известно несколько путей регуляции, затрагивающих посттранскрипционные уровни. Показано, что при процессинге мРНК Рol йота возможен альтернативный сплайсинг по второму и четвертому экзонам [ Lee, 2003 ; Wang, 2004 ].
Показано, что Рol йота как и Рol эта , накапливается в репликативной вилке при блокировании репликации после обработки клеток ДНК-повреждающими агентами ( Kannouche, 2003 ). При этом регуляция двух ДНК-полимераз в ядре высоко координирована: ферменты характеризуются сходной кинетикой накопления и пространственной локализацией. Более того, локализация Рol йота в репликативной вилке зависит от присутствия Рol эта . Ключевую роль в накоплении в репликативной вилке и во взаимодействии Рol йота с Рol эта играет 224 С- концевая аминокислота Рol йота.
Важную роль как в базовой, так и в модулирующей активности Рol йота играет и взаимодействие с вспомогательными факторами репликации: RFC , RPA и главным образом, PCNA [ Haracska, 2001 ]. Мутации по консервативному домену фермента, ответственному за взаимодействие с PCNA, делают невозможной стимуляцию активности ДНК- полимеразы фактором процессивности, а также блокируют накопление фермента в репликативной вилке, несмотря на возможность взаимодействия Рol йота с Рol эта . На С-конце Рol йота человека находится консенсусная последовательность, гомологичная PIP-домену , взаимодействующему с PCNA- связывающимся белком PIP . Хотя эта последовательность не является канонической, тем не менее, предполагается, что она может принимать участвие во взаимодействии с классическими PCNA-связывающимися белками, такими как, например, р21 [ Vidal, 2004 ].
Важную роль в регуляции активности и привлечении в репликативную вилку ДНК-полимераз Y-семейства играет взаимодействие с моноубиквитинированным PCNA . Рol йота также содержит на С-конце убиквитин-связывающий мотив ( UBM - ubiquitin binding motif ) и способность фермента с мутациями в области убиквитин-связывающего мотива накапливаться в репликативной вилке после воздействия на клетку ультрафиолетовым излучением значительно ограничена по сравнении с дикой ДНК-полимеразой [ Plosky, 2006 ].
Являясь дистрибутивным ферментом, Pol йота наиболее успешно преодолевает повреждения ДНК совместно с другими, более специализированными в процессивности ДНК-полимеразами, которые включаются в синтез вслед за Pol йота. Так, например, описан эффективный и корректный синтез ДНК напротив некоторых аддуктов N-2 дезоксигуанозина (транс-4-гидрокси-2-ноненалдезоксигуанизин и гамма-гидрокси-1,N-2- пропанодезоксигуанозин), осуществляемый совместным действием Рol йота и Pol каппа [ Frank, 2002 ; Washington, 2004 ; Wolfle, 2006 ]. Предполагается, что у больных пигментной ксеродермой (XP-V фенотип) с недостаточной функцией, корректной при синтезе напротив пиримидиновых димеров Рol йота, для преодоления повреждений вместе с Рol йота в высокоошибочный синтез включается Pol зета [ Johnson, 2000 ].
Вероятно, нарушение регуляции фермента может привести к ряду заболеваний, связанных с нарушением стабильности генома. Эксперименты с культурой клеток рака молочной железы человека позволили констатировать повышенный уровень мутагенеза в клетках, коррелирующий с увеличением экспрессии мРНК Рol йота [ Yang, 2004 ]. Была продемонстрирована ассоциация повышенного уровня активности фермента с развитием увеальной меланомы глаза человека ( Генинг, 2006 ).
Очевидно, что падение активности фермента ниже нормы в ряде случаев также может иметь негативные последствия для организма. Так для 57% исследованных образцов злокачественных опухолей различной локализации было отмечено изменение уровня экспрессии Pol йота в два и более раз [ Albertella, 2005 ]. При этом сверхэкспрессия наблюдалась для 29% образцов, а значительное снижение уровня мРНК - для 26%.
Имеются ссобщения о том, что мыши с дефектной Pol йота характеризуются более высокой частотой ряда опухолей: индуцированной уретаном аденомы легких и опухолей кожи , а также мезенхимальных опухолей , индуцированных УФ излучением ( Lee, 2005 ; Dumstorf, 2006 ; Ohkumo, 2006 ).
