Энхансеры, реагирующие на гормоны

В ходе развития нередко приходится наблюдать координированную регуляцию экспрессии генов. Это
явление имеет место, когда в клетках одного типа одновременно синтезируются несколько специфичных для них белков или когда какой-либо гормон индуцирует экспрессию нескольких генов в клетках различноготипа. Накапливающиеся данные свидетельствуют о том, что по крайней мере в некоторых случаях координированная регуляция генов осуществляется, когда различные структурные гены

Рис. 12.14. Тест на последовательность энхансера глюкокортикоидов. А. Рекомбинантный вирус, содержащий чувствительный к глюкокортикоидам энхансер вируса рака молочной железы мыши и ген тимидинкиназы вируса Herpes simplex, может интегрироваться в геном клетки, лишенной гена тимидинкиназы. При обработке глюкокортикоидами рекомбинантный ген транскрибирует вирусную тимидинкиназу. Ρ – промотор; ТК – ген тимидинкиназы: VG –ген вируса рака молочной железы мыши. Б. Электронная микрофотография энхансерных элементов глюкокортикоидов, показывающая связь рецептора гормона с данным участком гена. (А – с изменениями из Chandler, 1983; Б – из Payver et al., 1983; фотография с любезного разрешения К.R. Yamamoto.)

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.

____________ МЕХАНИЗМЫ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТРАНСКРИПЦИИ ГЕНОВ _____________________________ 151

присоединены к одинаковым или похожим энхансерам. В поджелудочной железе энхансеры для десяти эндокринных белков имеют консенсусную последовательность из 20 пар оснований. Это позволяет предположить, что похожие последовательности участвуют в активации данных генов в экзокринных клетках поджелудочной железы (Boulet et al., 1986).

Известно, что стероидные гормоны увеличивают транскрипцию многих генов. Полагают, что эти гормоны связываются белковым рецептором, который в такой форме способен специфически присоединяться к определенным последовательностям ДНК (Miesfeld et al., 1986). Одну из групп стероидных гормонов составляют глюкокортикоиды (кортизон, гидрокортизон и синтетический гормон дексаметазон), которые регулируют метаболизм белков и подавляют воспалительные процессы в тканях. Они, по-видимому, функционируют во всех типах клеток. Несколько генов, среди которых гены металлотионеина млекопитающих и некоторые гены опухолеродных вирусов, активируются глюкокортикоидами, поэтому было естественно предположить, что последовательность ДНК, связывающая рецептор с присоединенным гормоном, лежит рядом с этими генами. Один из способов определения глюкокортикоидного энхансера гена заключается в проведении конкурентного связывания, как показано на рис. 12.13. Вначале двухцепочечную ДНК из тимуса теленка (которая, как полагают, имеет много сайтов связывания прогестерона) фиксируют на целлюлозных фильтрах и затем добавляют комплекс радиоактивного глюкокортикоида с рецептором. Этому комплексу позволяют связаться с ДНК и определяют связавшуюся радиоактивность. Затем проводится тот же опыт в присутствии избытка какой-либо другой ДНК в растворе. Если в этой конкурирующей ДНК имеется сайт связывания комплекса глюкокортикоид-рецептор, то она будет конкурировать за радиоактивный комплекс и к ДНК тимуса теленка будет присоединяться меньшее количество радиоактивности (Pfahl, 1982). Использовав различные фрагменты ДНК, полученные с помощью рестриктаз, исследователи постулировали, что последовательность ТГГТАЦАААТГТТЦТ способна выполнять роль глюкокортикоидного энхансера (Karin et al., 1984). Было показано, что эти последовательности, связывающие глюкокортикоид, функционируют как энхансеры после их присоединения к генам, активность которых в обычных условиях не зависит от гормона (рис. 12.14; Chandler et al., 1983). В результате эти гены приобретают чувствительность к глюкокортикоиду.

Энхансерные элементы, специфичные к стероидам, очень похожи друг на друга и узнаются близкородственными белками. Каждый стероидный рецептор имеет два функциональных домена: домен, связывающий гормон, и домен прочного связывания ДНК энхансера. Присоединение гормона к первому домену, по-видимому, необходимо для того, чтобы второй домен связался со специфической последовательностью ДНК (Kumar et al., 1986, 1987). ДНК-связывающие домены этих белков очень похожи, но могут различать незначительные изменения в последовательности ДНК. Например, последовательность (палиндромная) 5’-ГГТЦАЦТГТГАЦЦ-3' является сильным эстроген-чувствительным энхансерным элементом, который будет связывать рецептор с присоединенным эстрогеном. Две симметричные мутации в этой последовательности, приводящие к 5'-ГГ А ЦАЦТГТГ Т ЦЦ-3', будут превращать эту ДНК в глюкокортикоид-чувствительный энхансер (Martinez et al., 1987; Klock et al., 1987). Весьма вероятно, что все стероидные гормоны осуществляют активацию транскрипции по одному общему механизму.