Механизм индукции цитохрома Р450 1А1

<1 2 345 6 7 >

Важность изучения цитохромов Р450 1А подсемейства у человека и экспериментальных животных обусловлена их ролью в химически индуцированном канцерогенезе. Именно эти ферменты осуществляют метаболическую активацию многих кацерогенных соединений, включая полициклические ароматические углеводороды, гетероциклические амины, ароматические амина и другие соединения. У большинства видов млекопитающих 1А подсемейство состоит из 2-х членов: 1А1 и 1А2 . CYP1A1 не обнаруживается в нормальной печени, а экспрессируется лишь под воздействием ксенобиотиков-индукторов, к которым относятся ПАУ. Цитохромы Р450 1А1 и 1А2 осуществляют биоактивацию следующих прооксидантов и проканцерогенов: Р450 1А1 – бенз[а]пирена и других ПАУ, Р450 1А2 – ПАУ, ароматических аминов, нитрозоаминов, парацетамола, гетероциклических аминов. Для CYP1А1 характерен генетический полиморфизм индуцибельности среди инбредных линий мышей. Некоторые линии (например, C57Bl/6) чувствительны к индукции ПАУ-соединениями, тогда как другие (DBA/2) не отвечают на введение этих соединений.Такой полиморфизм связан с генетическим локусом AhR (Aryl Hydrocarbon Recеptor), который кодирует белок, названный Ah-рецептором. С этим белком связывается химический индуктор. Канцерогенные ПАУ соединения, такие как МХ, - типичные индукторы CYP1А1 (см. рис. 4).

Рис. 4. ПАУ-соединения - типичные индукторы CYP1А Лигандами для AhR яляются планарные молекулы типа ПАУ. Позднее был найден еще более мощный индуктор, 2,3,7,8- тетрахлордибензо-р-диоксин (ТХДД), способный из-за высокой аффинности к Ah-рецептору вызывать индукцию в дозах, на порядок меньших, чем для других ПАУ. Наличие в клетке рецептора для соединения, произведенного человеком относительно недавно, остается загадкой для исследователей. Возможно, что ТХДД мимикрирует какое-то эндогенное природное соединение, способное связываться с Ah-рецептором. Такие соединения были найдены в некоторых растениях. Как показали эксперименты с нокаутными мышами, возможно также существование и эндогенного лиганда, схожего по структуре с ТХДД.

Рис. 5. Схема индукции цитохрома Р4501А1 Общепринятая на сегодняшний день схема активации гена CYP1А1 приведена на рис. 5. В отсутствие индуктора Ah-рецептор связан с белком теплового шока hsp90, который представляет собой компонент системы шейперонов, регулирующих стероид - и диоксин-зависимые пути передачи сигнала. В этом случае взаимодействия белок-белок осуществляются через PAS-домен Ah-рецептора. Точная роль hsp90 в индукции CYP1А1 не определена, хотя полагают, что он поддерживает конфигурацию Ah-рецептора в состоянии, способствующем взаимодействию с лигандом. В цитоплазме Ah-рецептор и hsp90 также взаимодействуют с белком 37-38кД, гомологичным FK506-связывающим белкам, имеющим три тетратрикопептидных повтора. Усиление экспрессии этого белка сопровождается почти 2-х кратным усилением индукции CYP1А1. Роль этого белка в индукции CYP1А1 также неясна. Возможно, он может влиять на взаимодействие Ah-рецептора с лигандом и/или способствовать его транслокации в ядро. Ah-рецептор относится к семейству факторов транскрипции, названных “helix-loop-helix/PAS”, т.е. спираль-петля-спираль, содержащих PAS домен, благодаря которому осуществляется взаимодействие с другим белковым фактором ARNT (Ah Receptor Nuclear Translocator), что необходимо для активации транскрипции гена CYP1А. В результате гетеродимеризации этих белков, которая происходит в ядре, образуется ДНК связывающий фактор транскрипции. ARNT экспрессируется во многих тканях. Нокаутные по этому белку мыши погибали на 10-ый день развития, что, возможно, отражает участие ARNT как фактора транскрипции в сигнальной трансдукции. Гетеродимеризации ARNT и Ah-рецептора осуществляется через HLH и PAS домены, в результате чего положительно заряженные области белков могут распознать XRE элементы ДНК. Исследование ДНК-белковых взаимодействий показало, что ARNT связывается с 5’ GTG 3’ областью ХRЕ, а Ah – с соседним нуклеотидом. Промотор содержал несколько сайтов связывания для базальных факторов транскрипции, включая ТАТА-связывающие белки (ТВР). Анализ мутаций в области промотора показал, что ТВР-связывающие сайты также необходимы для транскрипции гена CYP1А1. Когда энхансеры неактивны, промотор не функционирует, следовательно, взаимодействие белков с проксимальными элементами гена является индуцибельным и зависит от активации Ah-рецептора и ARNT белка. Эти результаты представляются интересными, так как из них следует несколько важных выводов: 1. Промотор находится под контролем энхансера; 2. Должен существовать механизм, поддерживающий промотор в неактивном состоянии; 3. Взаимодействие энхансера с промотором является необходимым этапом в активации транскрипции гена CYP1А1. Таким образом, Ah-рецептор и ARNT белок усиливают транскрипцию гена CYP1А1. Показано также, что с XRE могут взаимодействовать также молекулы, не относящиеся к рецепторам. К настоящему времени сформировалось представление о том, что события, следующие после связывания комплекса с-Src-Ah-рецептор с лигандом, могут протекать в двух независимых направлениях: 1. Этот комплекс может транслоцироваться в ядро, как это уже было описано выше, и связываться со специфическими XRE (DRE)-элементами; 2. Активация Ah-рецептора усиливает активность тирозинкиназ, в результате чего возрастает транспорт глюкозы, усиливаются процессы фосфорилирования, а также активность липопротеинлипазы. Этот, так называемый DRE-независимый путь играет существенную роль в развитии токсических процессов, вызванных диоксинами и другими ПАУ-соединениями. Cуществует также негативная регуляция, в том числе в различных тканях и видах животных. Было показано, что некоторые ДНК-связывающие белки могут конкурировать за связывание с цис-активными элементами. Обнаружены также цис-активные негативные элементы, которые ингибируют конститутивную и индуцируемую транскрипцию гена CYP1А1. Молекулярные механизмы этого явления остаются невыясненными. Помимо того, что Ah-рецептор регулирует экспрессию генов CYP1А, он также определяет токсичность многих ПАУ-соединений. Исследования по изучению зависимости структура-активность с использованием инбредных линий мышей, различающихся по чувствительности к индукции этими соединениями, показали, что многие галогенированные полициклические углеводороды, связываясь с Ah-рецептором, индуцируют не только CYP1А, но и проявляют высокую токсичность. Эти данные, дополненные экспериментами с Ah-нокаутными мышами, которые оказались устойчивыми к токсическому действию ТХДД, подтвердили гипотезу, что ксенобиотики, подобные ТХДД, реализуют биохимические и токсические эффекты через Ah-рецептор. Наличие этого белка, содержание которого широко варьирует для многих видов животных и во многих тканях, а также его способность связываться с лигандами и активировать экспрессию многих генов, дало возможность предположить, что токсическое действие ПАУ осуществляется через изменение экспрессии генов в чувствительных клетках.

<1 2 345 6 7 >

Дата добавления: 2019-09-30; просмотров: 563;

Механизм индукции цитохрома Р450 1А1

Публикации по технике и механике

Публикации по биологии

Публикации по информатике

Публикации по строительству

Публикации по физике

Публикации по химии

Публикации по электронике

Публикации по искусству

Публикации по истории

Публикации по медицине

Публикации по педагогике