Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
1972, и др.). Это довольно трудно объяснить, исходя из описанного выше неспецифического активирующего действия цАМФ на транскрипцию, трансляцию и многие другие процессы. По-видимому, многое в регуляторных механизмах, связанных с цАМФгос-тается пока скрытым. Однако несомненно, что отмеченный противоопухолевый эффект послужит мощным стимулом для их изучения.
Интересно, что циклические производные других нуклеозидмо-нофосфатов не обладают биологической активностью цАМФ. Это, однако, не означает, что они не выполняют каких-то других регуляторных функций. В частности, имеются немногочисленные nqjp данные о том, что циклический гуанозинмонофосфат является пр своим конечным физиологическим эффектам антагонистом цАМФ> В частности, он продуцируется в синапсах под влиянием ацети#-холина.
Мы уже упоминали, что система цАМФ не участвует в действии стероидных гормонов. Интенсивные исследования последних лет привели к следующим представлениям о механизмах . их
действия. В цитоплазме клеток тканей, являющихся мишенями таких стероидных гормонов, как кортизол, эстрогены, прогестерон, дигидротестостерон и альдостерон, содержится специфический белок-рецептор. Известны его седиментационные характеристики и своеобразная зависимость от концентрации ионов калия: в присутствии 0,ЗМК+ он оседает из экстрактов цитоплазмы при 4S, а после удаления К+ — при 7—8S. Его сродство к стероидным гормонам очень велико (для прогестерона, например, /С^=Ю-10М). Как только в клетку проникает гормон, образуется прочный комплекс с белком-рецептором, который перемещается в ядро и связывается там с хроматином. Эта стадия опять-таки специфична, — гормон-рецепторный комплекс тесно связывается только с хроматином тканей-мишеней. Особую роль в связывании гормон-рецепторного комплекса играют кислые белки хроматина, причем не все, а лишь те, которые относятся к фракции, остающейся после обработки хроматина высокими концентрациями солей и мочевины при низких pH и последующего суспензирования при низкой ионной силе. Экстракция остатка растворами солей и мочевины при pH 8,3—8,5 позволяет получить так называемую АР3-фракцию, составляющую около трети всех кислых белков, и определяющую специфическое связывание гормон-рецепторного комплекса (O’Malley et al.,
1972). Дальнейшее воздействие последнего на транскрипцию хроматина выражается в дерепрессии ряда генов. Активация транскрипции является, по-видимому, следствием прямого воздействия либо на белки, репрессирующие те или иные опероны, либо на конформацию ДНК в этих участках. Об этом свидетельствуют косвенно многочисленные данные предшествующих работ, в которых изучалось взаимодействие стероидных гормонов с гистонами, кислыми белками и ДНК хроматина. В этих же работах отмечалась та или иная степень специфичности связывания гормонов (а не гормон-белковых комплексов) с некоторами из гистонов, кислых белков или даже ДНК. Возможно, эти наблюдения были обусловлены примесями белка-рецептора в изучаемых компонентах хроматина, и требуется, видимо, всестороннее их сопоставление с изложенными выше материалами. Тем не менее, именно эта группа исследований привела к отмеченному (выше представлению о прямом активирующем действии на транскрипцию стероидных гормонов в комплексе с рецепторным белком или даже самих по себе (Goldberg, Atchley, 1966; Sluyser, 1966, 1970; Sunaga, Koide, 1967; И. А. Лавриенко, 1969; И. А. Лавриенко и сотр., 1971).
За этими первичными эффектами следует, видимо, ряд вторичных регуляторных реакций. Так, имеется немало указаний на дальнейшие эффекты эстрогенов и др. стероидов, опосредованные через процессы синтеза гистонов — в тканях молочной железы (Hoh-mann, Cole, 1971)—или взаимодействующих с ними кислых белков (Barker, 1971).
Косвенным опять-таки указанием на особую роль гистонов в механизмах действия некоторых гормонов являются данные об антагонизме гормона роста и некоторых фракций гистонов при
введении извне гипофизэктомированным мышам (И. П. Ашмарин, К. X. Ралчев, 1972).
Помимо влияния на транскрипцию, некоторые гормоны способны действовать на посттранскрипционном уровне. Предполагаемые механизмы такого типа будут описаны позже — в заключение этого параграфа.
Рассмотрев, таким образом, основные из существующих гипотез о регуляции транскрипции, попытаемся ответить на два вопроса: 1) является ли множественность предполагаемых систем регуляции следствием недостаточности наших знаний и 2) если множественность действительно существует, то как можно себе представить в настоящее время взаимодействие известных систем в общем механизме регуляции.
Мы уже неоднократно ссылались на опыт изучения прокариотов, как на доказательство множественности систем регуляции транскрипции, тем более, что для двух из выявленных у них систем (цАМФ и специфические белковые репрессоры) показан механизм взаимодействия, а третья система (факторы типа а-субъ-единиц РНК-полимеразы) осуществляет, по-видимому, наиболее общее регулирование считывания больших областей ДНК. У высших организмов действие системы—[гормоны (и некоторые другие факторы) ]—>-[синтез цАМФ]—^[фосфорилирование гистонов]— представляется достаточно стройным и хорошо обоснованным в эксперименте. Не вызывают также сомнений данные о специализации РНК-полимераз, существующих, по крайней мере, в трех формах. Все эти системы таковы, что нет каких-либо оснований противопоставлять их друг другу. Однако они не позволяют понять ни основ тонкой регуляции, т. е. включения или выключения отдельных оперонов или генов, ни основ глубокого труднообратимого репрессирования части генов при дифференциации тканей. В самом деле, специфичность действия гормонов, для которых цАМФ является медиатором, получила объяснение только до стадии выбора клетки-мишени (существование рецепторов гормонов или специфическое взаимодействие с самой аденилциклазой). Но как дальше осуществляется более или менее выборочное фосфорили-рование гистонов? Ведь не происходит же в клетке высших организмов включение вообще всего генома. Такое событие обозначало бы потерю клеткой дифференцированное™* Значит, даже для систем регуляции, связанных с включением больших областей генома, необходимо допущение о существовании системы, надежно, прочно блокирующей гены, которые вообще не должны функционировать в данной ткани. Пока мы ничего не можем сказать о том, какая именно из многих рассмотренных выше систем может быть основой такого прочного блокирования или, напротив, гибкого механизма тонкой регуляции отдельных оперонов или генов. Можно лишь обратить внимание на чрезвычайную прочность связи с ДНК небольшой доли кислых белков, а также на тот факт, чтр некоторые фракции гистонов — /2а2 и, f2b (табл.
