WMZ: Z191701361450 WMR: R209318204033 |
Гены, белки и мутацииAhn et al., (2000). | |||
---|---|---|---|
Семейство активаторов сyclic AMP response element (CRE)-binding protein (CREB) участвует в различных клеточных процессах, включая контроль клеточного метаболизма (в гомеостазе глюкозы) и в зависимом от ростового фактора выживании клеток, и в обучении и памяти. В соответствии с этими различными функциями CREB и его паралоги ATF-1 и CREM активируются с помощью фосфорилирования в ответ на сигналы ряда сигнальных путей, включая цАМФ, кальций, стресс и митогенные стимулы.
Фосфорилирование членов семейства CREB обеспечивает целенаправленную экспрессию гена путем рекрутирования ко-активаторов, CREB-binding protein (CBP) и его паралога p300.
Фосфорилирование CREB по Ser133 в ответ на стимулы цАМФ достаточно для индукции целенаправленной экспрессии гена, но необходимы дополнительные промотор-связывающие транскрипционные факторы для индукции гена в ответ на не-цАМФ сигналы.
Клетки способны различать цАМФ и не-цАМФ сигналы (напр., стресс и митогены) на уровне формирования комплекса CREB-CBP. Подтверждено присутствие ядерного ингибитора, который связывается с CREB и блокирует рекрутирование CBP в ответ на стрессовые или митогенные стимулы.
|
У эукариот регуляция транскрипции в результате стимуляции пути передачи сигналов аденилат циклазы осуществляется с помощью семейства цАМФ-чувствительных ядерных факторов. Это семейство состоит из большого числа членов, которые действуют как активатры или репрессоры. Эти факторы содержат мотив basic domain/leucine zipper и связываются в виде димеров с сАМР-response elements (CRE). Функция CRE-связывающих белков модулируется фосфорилированием различных киназ. CRE-связывающие белки играют важную роль в физиологии гипофиза. регуляции сперматогенеза, в реакции на циркадный ритм и для молекулярных основ памяти.
В промоторах чувствительных к цАМФ генах выявлен активатор транскрипции, CRE элемент, который состоит из 8 пар оснований, образующих палиндромные последовательности, TGACGTCA.
Структура CREB/ATF семейства белков-активаторов состоит из домена активации транскрипции и домена связывания ДНК/димеризации. Первый состоит из бокса фосфорилирования (P-box) или киназа-индуцибельного домена (KID), который фланкирован доменами, богатыми остатками глютамина (Q1 и Q2). После активации пути аденилат циклазы сериновые остатки в положнеии 133 у CREB и в положении 117 у CREB&teta; фосфорилируются с помощью РКА, в результате эти белки превращаются в мощные активаторы транскрипции. Q2 домен также обязателен для обеспечения цАМФ-индуцируемой транскрипции.
Из всех экстраклеточных стимул-регулируемых транскрипционных факторов лучше всего охаратеризован CREB (cyclic AMP response element binding protein) Ahn et al., (2000). CREB и другие члены семейства, являются широко экспрессирующимися транскрипционными факторами, которые связывают цис-действующие элементы (CREs), обнаруживаемых в геномных регуляторных областях многих генов, чувствительных нейротрнасмиттерам и факторам роста. Активность CREB регулируется фосфорилированием сериновых остатков, Ser133. Фосфорилирования Ser133 не всегда достаточно для активации транскрипции и продолжительность фосфорилирования CREB вследствие стимуляции клеток является одним из ключеваых детерминантов того сможет стимул активировать транскрипцию CREB-опосредуемых генов. После фосфорилирования Ser133 CREB привлекает ко-активатор СВР (CREB binding protein) и р300, который обладет histone acetyltransferase (НАТ) активностью. После их привлечения на промотор СВР и р300 обеспечивают инициацию транскрипции путем прямого взаимодействия с компонентами механизма базовых транскрипционных факторов, а также через ацетилирование гистонов. Ацетилирование гистонов деконденсирует хроматин и обеспечивает доступ к основным транскрипционным факторам в сердцевине промоторного региона. Благодаря фосфорилированию CREB является ключевым регулятором событий, управляемых стимул-зависимой экспрессией генов
CREB киназы и фосфатазы Уровень фосфорилирования Ser133 CREB отражает активность киназ и фосфатах, работающих оппозитно. Идентифицировано несколько стимул-зависимых CREB киназ, включая HRF, CaMKI, II и IV; Rsk1, 2, и 3; МАРАР киназа 2; Akt/PKB; р70 S6K; p38/RK/HOG-1-зависмая р108 CREB киназа; и MSK1 (рис. 1).
Множественные сигнальыне пути, ведущие к фосфорилированию CREB Ser133. Обозначения: SAPK (stress-activated protein kinase); JNK (c-Jun N-terminal kinase); MSK1 (mitogen- and stress-activated protein kinase-1); MAPKAP K2 (MAPK-activated protein kinase 2); AC (adenylate cyclase); RTK (receptor tyrosine kinase); PI3K (phosphatidylinositol 3-kinase); AKT (называемая также протеин киназа В); p70S 6K (70-kDa ribisomal S6 kinase); MEK (MAPK/ERK kinase); MAPK (mitogen-activated protein kinase); NMDA Rc (N-methyl-D-asparate suptype of glutamate receptor); VSCC (voltage-sensitive calcium channel); Cam (calmodulin); CAMKK (Ca2+/calmodulin-dependet protein kinase kinase); CaMKII/IV (Ca2+/calmodulin-dependet protein kinase II/IV); CRE (cAMP response element); CREB (CRE-binding protein); IEG (immediate early gene); LRG (late response gene); PKA (protein kinase A). ( Каждая из этих киназ активируется после воздействия на клетку одного или нескольких внеклеточных стимулов и каждая м. фосфорилировать Ser13 CREB in vitro. В большинстве случаев активная киназа локализуется, по крайней мере частично, в ядре. Множественные CREB киназы активируются после стимуляции клеток, а прироад стимула, величина и продолжительность стимуляции и близость рецепторов клеточной поверхности и их сигнальных эффекторов к ядру и транскрипционной машинерии координировано детерминируют, какая из CREB киназ будет отвечать за катализ CREB фосфорилирования.
Кандидатами на роль CREB фосфатаз являются РР-1 и РР-2А. РР-1, по-видимому, катализирует дефосфорилирование Ser133 CREB в нейронах гиппокампа.
|