Сүтқоректiлер жасушасындағы mtor сигнал жолы

Сүтқоректiлердегi рапамициннiң нысанасы болып табылатын mTOR ақуыз киназасы жасуша өсуiн реттеуi және адамда iсiк ауруларының пайда болуы және дымуындағы маңызды рөлiне байланысты соңғы уақытта үлкен назар бөлiнуде. Соңғы он жылдықта mTOR-дың функциясы және реттелуiн түсiну үшiн көп күш салынды. S6 киназа (S6K1 және S6K2) және эукариоттық бастаушы фактор 4E (eIF4E)-нi байланыстыратын ақуыз 1 (4EBP1) mTOR- дың жақсы сипатталған екi нысаналары болып табылады [1]. Ал, қазiргi негiзгi көзқарас бойынша mTOR жасушаның өсуi мен аман қалуы секiлдi негiзгi биологиялық процесстердi реттейдi, сонымен қатар жасушаның өсу факторлары, қөректiк заттар, энергия деңгейi және жасушалық стрестi қоса есептегенде жасушаның iшкi және сыртқы сигналдарын қамтиды. mTOR-дың маңызын жақында ғана анықталған mTOR-мен байланысатын ақуыздар айқындап отыр. Қызық тудыратын бiр жәйт сол — әртүрлi ақуыздармен байланысқанда, mTOR физиологиялық қызметi жағынан бiр-бiрiне мүлдем ұқсамайтын әртүрлi комплекстер түзедi. Бұл жаңалықтар тек қана mTOR-дың жасушада атқаратын рөлiн кеңейтiп қоймастан, оның үстiне реттеушiлiк қызметiн де толықтай түстi. Сонымен, қазiргi таңда mTOR-дың сигналдық жолына бағытталған қатерлi iсiкке қарсы дәрiлердi табу және қолдануды тiкелей меңгеру үшiн оның негiзгi молекулалық механизмiн анық түсiну өте маңызды[2, 3]. Бұл әдеби шолуда mTOR- ға қатысты ақуыздар, mTOR-комплекстерiнiң реттелуi және патофизиологиялық жағдайларда mTOR арқылы реттелудiң бұзылуы сөз болады. Жануарлардың TOR, mTOR — атипикалы церин/треониндық протеинкиназа, ол болжамалы молекулалық массасы 290 кДа фосфатидилинозитолкиназаға қатысты киназалар (PIKK) тобына жатады [4]. mTOR алынып тасталған тышқанның эмбриондық ерте өлiмi mTOR-дың физиологиялық маңызын күмәнсiз түсiндiретiн айғақ болып табылады. Құрылымы жағынан mTOR аминоұшында 20 тандемдi HEAT қайталанулары және оған жалғасқан бiр FAT доменi болады. Киназа доменi FAT доменiнiң карбоксил ұшы болып табылатын FRB (FKBP12/rapamycin binding) доменi мен ақуыздың карбоксил ұшында болатын FATC (FAT C-terminus) доменiнiң ортасына орналасқан. HEAT қайталаулары ақуыз бен ақуыздың өзара әрекеттесулерiне дәнекерлiк қызмет атқарады деген болжам бар. FRB доменi, өзiнiң аты айтып тұрғандай FKBP12/рапамицин комплексiн қосатын орын болып табылады [5]. FAT және FATC домендерi белгiсiз механизмдер арқылы mTOR киназасының қызметiн реттейдi. Рапамицин (сонымен қатар сиролимус және рапамюн деген аттармен белгiлi), бастапқыда Streptomyces hygroscopicus-тан бөлiп алынған, молекулалық мыссасы 914.2-кДа болатын саңырауқұлаққа қарсы бактериялық макролид ретiнде анықталған [6]. Кейiнiрек оның иммуносуппрессорлығы жұмсақ және цикллоспорин А-ға қарағанда iсiк тудыратын қатерi аз екенi көрсетiлгендiктен бүйректi тасымалдау операциясында таптырмайтын иммуносуппрессант болып шықты [7]. Қатерлi iсiкке қарсы белсендiлiгi күштi және кең әсерiмен тез арада танымал болған рапамицин қатерлi iсiк терапиясына қолдана бастады. Рапамициннiң қатерлi iсiктiң химиялық және радияциялық терапияларға сезiмтал ететiнiн көрсеткен таяудағы зерттеулер оған деген энтузиазмды күшейте түстi. Рапамицин және оның құрылымдық туындыларының [temsirolimus (Wyeth Pharmaceuticals), everolimus (Novartis Pharmaceuticals), and AP- 23573 (Ariad Pharmaceuticals)] I және II фазадағы әр түрлi қатерлi iсiктердiң клиникалық емдеулерiнде қолдануы кеңiнен зерттелуде [8]. Рапамициннiң биологиялық жауаптары көпшiлiк жағдайда mTORға тәуелдi болады [9]. mTOR лейцин секiлдi амин қышқылдарынан тұратын белгiлi жасуша қоректiктерiнiң жеткiлiктi болуына жауап ретiнде болатын ақуыз синтезiн бақылайды. Рапамицин mTOR- мен байланысады және оны FKBP12-иммунофилинмен тек бiрiншi бiрiгуiмен тежейдi. Жасушаға енгеннен кейiн, рапамицин пептидил/пролинизомераза FKBP12-мен өте жоғары туыстығы бойынша әрекеттеседi. Пайда болған дәрi-рецептор комплексi артынан FAT және киназа доменiнiң арасында орналасқан mTOR-дың FKBP12-рапамициндi байланыстыратын доменiмен (FRB) байланысады. Бiр қызығы, белгiсiз себептермен рапамицин-FKBP12 mTORС1-дiң белсендiлiгiн mTORС1-дiң субстраттарымен бәсеке тұрғысынан тежейдi [10]. mTOR Комплекстерi және оның эффекторлары Жасушадағы mTOR-дың сигналдау функциялары кем дегенде екi түрлi mTOR ақуыз комплексi арқылы өтедi: mTORC1 және mTORC2. mTORC1 — mTORC1 комплексi гомодимер, оның mTOR киназасынан басқа төрт компонентi бар: раптор (raptor, regulatory-associated protein of mTOR), mLST8 (сүтқоректiлер үшiн леталды Sec13 protein 8, және G?L деген атпен де белгiлi), PRAS40 (пролинге бай AKT субстрат), және Deptor (DEP-доменi бар mTOR-мен әрекеттесетiн ақуыз) [11, 12]. Кең көлемдi жоғарғы ағындық сигналдарға жауап ретiнде, mTORC1 комплексi макромолекулалар синтезi мен қоректiк заттардың сақталуы секiлдi анаболикалы процесстер және автофагия секiлдi және сақталған энергияны пайдалану секiлдi катаболикалы процесстердiң арасындағы үйлесiмдi балансты сақтау арқылы өсудi реттеп отырады. mTOR комплекс1-S6K1 жасушаның өсуiн және метаболизмiн реттейтiн сырттан келетiн әртүрлi сигналдармен бiрiгiп кетедi. Ақуыздың синтезi көп энергияны қажет ететiндiктен, көп мөлшердегi ATP мен GTP және рибосоманың тоқтаусыз жасалуын талап етедi. mTORC1 транслияция сайманының жұмысын жалпылай реттеп, оның үстiне жасушаның өсуi мен көбеюiне дем беретiн мессенжер РНҚ-лардың бiр бөлiгiнiң транслияциясын арнайы бақылауда болады. mTORC1- дың субстраттары, S6Ks және 4E-BPs, фосфорлауға тәуелдi түрде мРНҚ транслияциясын бiрнеше тұрғыдан реттейдi. 4E-BPs фосфорланған кезiнде, eIF-4E мРНҚ-ның «қалпағын- байланыстыратын ақуызымен байланыса отырып, оның eIF-4F «қалпақтыбайланыстырушы комплексiнiң түзiлуiнiң алдын алу арқылы транслияцияның инисияциясына кедергi жасайды. 4E-BP1 төрт орыннан mTORC1 арқылы фосфорланады, олардың екеуi рапамицинге сезiмтал, оның тежегiштiк қабiлетiн тоқтатады. mTORC1 арқылы фосфорлануына жауап ретiнде S6K-дiң активтенуi, мРНҚ-ның транслияциясын SKAR (S6K1 aly/REF-секiлдi нысана), PDCD4 (бағдарланған жасуша өлiмi 4), eEF-2K (эукариоттардың ұзарту факторы 2 киназа), eIF4B (эукариоттардың инициация факторы 4B) және рибосомалық ақуыз S6 секiлдi бiрнеше субстраттар арқылы бастайды[13]. Автофагияның негiзгi реттеушiсi mTORC1 қоректiк заттар мен өсу факторлары жеткiлiктi болған жағдайда автофагияның басталуын қатаң тежейдi. Қоректiк заттар жетiспеген немесе өсу факторларын алып тастаған кезде және тотығу стрессiне жауабы, инфекция, ақуыз аггрегаттарының жиналуы кезiнде автофагияның деңгейi көтерiледi. mTORC1-дiң тежелуi автофагияны iске қосып жатса, автофагиялық ақуыздың ыдырауынан 232 Д. Қазыкен 1 , Р. Берсiмбай 1 , Д. Сарбассов 2 амин қышқылдарының босануы ақырында mTORC1-дiң қайта активтенуiне алып келедi, ол өз кезегiнде липосомалық папулияцияны қалпына келтiредi [14]. mTORC1-дiң тiкелей төменгi ағыны бiрнеше ақуыздар болып келедi, олар автофагиялық программаның iске асуын талап етедi, оған преавтофагосоманың пайда болуында шешушi роль атқаратын церин/треонин киназа Atg1/ULK қатысады. Қоректiк заттар мен өсу факторларының деңгейiнiң сенсоры ретiнде, mTORC1 бiрнеше метаболизм жолдарын да бақылайтынына таңдануға болмайды. mTOR-дың бұл бағыттағы зерттеулерi әлi де бастапқы кезеңде тұрса да, mTORC1-дiң бiрнеше ұлпа түрлерiнде әр түрлi метаболизм жолдардын транскрипция, транслияция және посттранслияциялық деңгейлерде реттей алатын секiлдi. Жақында өсiрiлген жасушалардағы метаболит талдауы және ген экспрессиясының анализiн үйлестiре жүргiзiлген жұмыс mTORC1-дiң гликолиз және стерол мен липидтiң биосинтезiн реттейтiнiн тапты, оған қосымша пентозофосфатты жолды да mTORC1-дiң бақылауында болатыны анықталды. Бұл фактор стеролды реттейтiн элементтi байланыстыратын ақуыздардың (SREBPs) әулетiне жатады. Бұл ақуыздар арқылы стеролдар липид пен холестериннiң гомеостазына қатысатын ферменттердiң экспрессиясына әсер етедi [15]. mTORC1 негiзiнен трансляцияны 4E-BP-ге тәуелдi жолмен реттеу арқылы HIF- тiң (гипоксия индукциялайтын фактор) альфа суббiрлiгiнiң экспрессиясына да стимул жасайды [16]. HIF жасушалық метаболизмге және жасушаның гипоксикалық жағдайларда бейiмделуiне қатысатын 100-200-деген гендердiң транскрипциясын активтендiредi. mTORC1 митохондрияның санын және қызметiн реттейтiн маңызды реттеушi болып табылады. mTORC1-дiң рапамицин арқылы тежелуi митохондрияның мембрана потенциясын, оттегiнiң пайдаланылуын және жасушалық АТФ-тың деңгейiн төмендетедi, тiптi митохондриялық фосфопротеомын қатты өзгерiске ұщыратады. Керiсiнше, mTORC1-дiң гиперактивтенуi митохондриялық ДНҚ-ның көшiрмелерiнiң санын, сонымен қатар тотығу метаболизмiне қатысатын ақуыздарды кодтайтын гендердiң экспрессиясын жоғарылатады [17]. mTORC2 — mTORC2 комплексi 2004 жылы ашылды [18, 19], рапамицинге сезiмтал емес мултимерлi суперкомплекс, негiзгi қызметi жасушаның өсуiндегi кеңiстiктiк аспектiлерiн реттеу. 2005 жылы оның бiрiншi тiкелей субстраты болып табылатын Akt анықталды [20]. Содан бастап mTORC2-нiң төменгi ағындық сигнал процессi негiз етiлiп зерттелдi де, оның жоғарғы ағындық реттеушiлерi толықтай зерттелмеген күйiнде қалып отыр. mTORC2 комплексi mTOR, Риктор (Rictor), mLST8 және кейiннен белгiлi болған mSin1 мен protor секiлдi ақуыздардан тұрады [21, 22]. Жақында ғана, Protor-1 (protein observed with Rictor- 1) және Protor-2 деп аталатын екi Rictor-ға байланысушы ақуыздар анықталды, алайда олар mTORC2 комплексiнiң құралуы үшiн маңызды емес, ал олардың қызметi алi белгiсiз күйiнде қалып отыр. Кейде «Риктор комплексi»деп те аталады, өйткенi Риктор mTORC2 комплексiнiң ажыратушы мүшесi, ал mTOR және mLST8 mTORC1 комплексiнде де кездеседi [23]. Риктор ақуызы mTORC2-нiң комплекс түзуiнде және оның биологиялық функциясында маңызы өте зор. FKBP12-рапамицин mTORC2 комплексiндегi TOR-ға байланыса алмайтындықтан рапамицин осы комплекске тiкелей тежеу жасай алмайды. яғни бұл комплекс рапамициннiң тiкелей тежеуiне сезiмтал емес. Сүтқоректiлерде рапамицинмен ұзақ уақыт өңдегенде, mTORC2 комплексiнiң құралуының алдын алып, сол арқылы mTORC2-нiң активтiлiгiн жанамалай тежейдi. TORC2-нiң қызметi әлi түсiнiксiз, қазiр TORC2-қа қатысты басты функция актин цитоқаңқасының динамикасын реттейдi, TORC2-дың сигналдары актиннiң цитқаңқасына RhoГТФ-азалар және PKC арқылы жетедi деп есептеледi.Жақында ғана ғалымдар mTORC2-нiң SGK1-дiң гидрофобты мотифiндегi фосфорлануы және активтенуiн реттеуде өте маңызды рөл атқаратынын байқады. mTORC2 комплексi Akt-дiң гидрофобты түрiнде Ser473 фосфорлайтын ең жақсы киназа болып табылады. RNA интерференс арқылы Рикторды әлсiреткен жағдайда, Drosophila мен сүтқоректiлердiң екеуiнде де Akt-дiң Ser473 фосфорлануын айтарлықтай төмендетедi [24]. TORC2-нiң төмен ағын процесi назарға iлiккенiмен, TORC2-нiң жоғары ағын 233 Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршы — Вестник ЕНУ им.Л.Н. Гумилева, 2010, №6 реттеушiлерi туралы мәлiмет жоқтың қасы. Сүтқоректiлерде mTORC2 қан сарысуының, оның iшiндегi инсулин және инсулин-тәрiздi өсу факторларының әсер етуiнен Akt киназасы фосфорланады, бұдан mTORC2 комплексiн PI3K киназасы реттейтiндiгiн шамалауға болады. Бiрақ, ол mTORC2-нiң жалпы киназалық активтiгiн тек қана PI3K киназасы тудырады деген сөз емес [25]. Активтенген PI3K киназасы PIP3-тi туындатады және Akt-дi плазма мембранасына жинақтайды, Akt плазма мембранасында PDK1-дiң көмегiмен фосфорланып, мембранамен байланыстағы mTORC2-нi толық активтендiредi. mTORC2 комплексi AGC ақуыз киназа тобының бiр мүшесi Akt/PKB-дi (Б ақуыз киназасы) де фосфорлай отырып активтендiредi. Akt-дiң рөлi жасушаның көбеюiн реттеу, тiршiлiгiн сақтау, метаболизм және транскрипция қатарлыларды қамтиды. Инсулин және соған ұқсас өсу факторларының әсер етуiнде, Akt өзiнiң PH доменi арқылы PI3K киназасы түзген PIP3-ге байланысады және Akt-дi плазма мембранасына жйнақталады. Басқа да AGC киназалары секiлдi, мембранаға байланысқан Akt екi жерден фосфорлану арқылы активтенедi, оның киназалық активтену қамытындағы Thr308-дi PDK1 киназасы фосфорласа, гидрофобты тұсының фосфорлануына жауапты киназаның mTORC2 екендiгi жақында ғана анықталды [26]. Сонымен, mTORC2 комплексi Akt-дiң активтенуiнде оң рөл ойнайды деуге болады. Akt киназасы mTORC1- арқылы емес тек mTORC2 арқылы ғана активтенетiнiн ерекше атау керек. mTORC2-нiң Akt-дi активтендiруiнiң қисыны әлi де толық зерттеудi талап етедi. Өйткенi Akt киназасы mTORC1-дi активтендiрсе, mTORC2 де mTORC1-дi тiкелей активтендiре алуға тиiс. Алайда, mTORC2-ге жасалған нокдаун mTORC1-дiң эффектор ақуызы S6K1-ге әсер ете алмайтын болып шықты. Бұдан, mTORC2 комплексiнiң mTORC1-дiң жоғарғы ағынына орналаспаған бiр топ Akt киназаларын активтендiретiндiгiн көруге болады. Сонымен, mTORC2 конститутивтi түрде активтi болуы керек және оның АКТ-ты реттеу үшiн фосфорлауы АКТ-ттың локализациясының деңгейiнде бақылауда болады. Алайда, осы мүмкiндiкке қарсы айтылатын және PI3K-жол iшкi TORC2 киназаны стимулдайды деген моделдi қолдайтын, mTORC2-ге тәуелдi mTOR-дың Ser2481 қышқылы бойынша өздiгiнен фосфорлануы және mTORC2-нiң активтiгi in vitro жағдайында өсу факторларымен стимулданатынын көрсететiн бақылаулар болды [27]. SGK1-дiң гидрофобты мотифiн фосфорлайтын және активтiгiн бақылауда шешушi роль атқаратын mTORC1 емес бiрақ mTORC2 болып табылады. Қорыта айтқанда, бiз SGK1-дi mTORC2-комплексiнiң жаңа субстраты деп анықтадық. Бiз SGK1-нiң Ser422- iн mTORC2-нiң фосфорлайтынын көрсеттiк және бұл жағдай SGK1-нiң активтенуi үшiн қажет болатынын анықтадық. Бiздiң нәтижелер NDRG1-дiң фосфорланған формасы болып табылатын SGK mTORC2-нiң активтiгi үшiн керемет биомаркер екенiн және mTORC2 жетiспейтiн жасушаларды SGK-дiң субстраттарын анықтау үшiн пайдалануға болатынын көрсетедi

Читайте также:  Искусствоведение и литература

Оставить комментарий