UPR дрожжей: новый сигнальный каскад
Значительный прорыв в идентификации компонентов механизма UPR был осуществлен в 1992 г, когда в лабораториях Gething и Sambrook был обнаружен цис-действующий элемент длиной 22 нп в промоторе гена дрожжей BiP (UPRE) , достаточный для проявления индукции ЭР-стресса на гетерологичном репортерном гене ( Mori и др., 1992 ). Затем UPRE был использован этой группой и лабораторией Walter при генетическом скрининге для идентификации клеток дрожжей, дефектных по UPR-сигналу. Оба скрининга выявили ЭР-специфичную серин/треонин-киназу ( Ire1p/Ern1p ) ( Mori ea., 1993 ; Cox ea., 1993 ).
В ряде статей лаборатории Walter в середине 90-х гг ( Patil & Walter, 2001 ; Kaufman, 1999 ) раскрывается совершенно уникальный механизм сигнала UPR у дрожжей. Сначала, используя многокопийную библиотеку, они идентифицировали основной транскрипционный фактор, содержащий лейциновую молнию, Hac1p , который при сверхэкспрессии активировал UPR. Hac1p связывается непосредственно с UPRE дрожжей и необходим для сигнала ЭР-стресса. Удивительно, что мРНК HAC1 экспрессируется даже в отсутствии стресса, но белок Hac1 синтезируется лишь после ЭР-стресса. Активация UPR приводит к вырезанию интрона длиной 252 нуклеотидов из транскрипта HAC1 и лигированию концов посредством реакции, проходящей без участия сплайсосомы. Ободренные гомологией между C- концевым доменом Ire1 и L-РНКазой млекопитающих , они показали, что Ire1p также обладает эндорибонуклеазной активностью, зависящей от активации его киназного домена в ответ на ЭР-стресс ( Sidrauski & Walter, 1997 ). Активированный Ire1p расщепляет мРНК HAC1 в районе структур типа "петля-стебель" на любом конце интрона длиной 252 нуклеотида, для ре- лигирования же транскрипта необходима активность RIg1p, тРНК-лигазы . Без ингибирующего интрона сплайсированный транскрипт HAC1 эффективно транслируется. Как показано на Рис 1 upr , для активации UPR у дрожжей необходимы продукты лишь трех генов: Ire1p, Rig1p и Hac1. Вместе они повышают экспрессию шаперонов ЭР для защиты ЭР дрожжей от накопления несвернутых белков. Оказывается, что главной и, вероятно, единственной мишенью этого замечательного механизма сплайсинга является мРНК HAC1 , поскольку кДНК, кодирующие сплайсированную форму Hac1p, способны спасти клетки дельта-ire1, обработанные ЭР-стресс-индуцирующими агентами, других же генов, транскрипты которых претерпевают Ire1p-зависимый сплайсинг, в геноме S. cerevisiae обнаружено не было. Хотя лишь три генных продукта необходимы для индукции UPR у дрожжей, исследование микроокружения выявило около 400 генов, прямо или опосредованно влияющих на его активацию ( Patil и Walter, 2001 ).
