Мекк мек »► erk

МАР-киназный каскад JNK/SAPK-киназный каскад HOG/рЗв-киназный каскад

Raf, Mos, MEKK1

МЕК1.2

ERK1.2

MEKK1

_\

JNKK

_I

JNK/SAPK

MEKK1

_\

JNKK.MKK3

_I

HOG/D38

MAP — киназные модули млекопитающих; ERK — extracellular signal-regulated kinase; MKK — MAP kinase/ERK kinase; МЕК — то же, что и МАРКК; МЕКК — МЕК kinase; JNK/SAPK — Jun-N-terminal kinase/stress-activated protein kinase; JNKK — JNK kinase. Пояснения в тексте.

щие один и тот же путь, способны вызывать абсолютно разные клеточные реакции. Так, активация Ras в клетках линии PC 12 эпидермальным фактором роста вызывает клеточную проли­ферацию, а фактором роста нервов — дифференцировку.

Разнообразие сигналов, использующих МАР-киназный путь, свидетельствует о том, что он «служит» разным целям. Конкретные же последствия его активации (иногда диамет­рально противоположные) определяются той конкретной си­туацией, в которой оказалась данная клетка. Вместе с тем важно подчеркнуть, что этот сигнальный путь, как и другие, не «линеен», а входит как элемент в сложную сеть конвергиру­ющих и ветвящихся информационных потоков.

Наиболее полно изученный и состоящий из 3 ферментов МАР-киназный каскад является каноническим для ряда дру­гих 3-киназных каскадов, обнаруженных в клетках млекопита­ющих и обладающих иными внутриклеточными мишенями (схема 4.1). Согласно концепции трехкомпонентных МАР-ки-назных модулей, они, будучи во многих отношениях родствен­ными, «обслуживают» разные рецепторы и образуют парал­лельные информационные потоки. Наряду с каноническим МАР-киназным каскадом (МАРККК -> МАРКК -> МАРК) существуют трехкомпонентные JNK/SAPK (Jun-N-terminal kinase/stress-activated protein kinase) и HOG/p38 каскады (одни и те же киназы известны иногда под разными названиями, что объясняется их независимым обнаружением в разных лабора­ториях).

Активность ферментов, участвующих в киназных каскадах, уравновешивается активностью противодействующих им и на­ходящихся под столь же строгим контролем фосфатаз.

13—1385

193

Активация транскрипции. Группа генов, определяющих вхождение клетки в фазу S, активируется транскрипционным фактором АР-1, представляющим собой комплекс белков — членов семейств Jun и Fos (гены, их кодирующие, — c-jun и c-fos, относятся к числу протоонкогенов; с — от cell, обознача­ет их клеточное происхождение в отличие от вирусных онко­генов v-jun и v-fos). Эти транскрипционные факторы могут взаимодействовать между собой с образованием множества гомо- и гетеродимеров, связывающихся с определенным участком ДНК и стимулирующих синтез РНК на прилежащих к этим участкам генов.

Регуляторные участки (прямоугольники), прилежащие к генам c-fos и c-jun, взаимодействуют с транскрипционными факторами (на схеме не представлены), активированными соответствующими протеинкиназами (последние принадлежат к различным киназным каскадам). SIE (sis-induc-ible enhancer), SRE (serum response element), TRE (TPA response element) — регуляторные участки генов; TATA (так называемый TATA-box) — короткая нуклеотидная последовательность, играющая важную роль в формирова­нии транскрипционного комплекса; Jak, Jnk, Erk — последние члены раз­ных киназных каскадов; А — активация c-fos (стрелка показывает начало считывания РНК); Б — активация c-jun.

1 1	TATA
J 1		1

МАР-киназы повышают активность АР-1 двояким обра­зом: а) опосредованным, активируя соответствующие гены и увеличивая тем самым содержание комплекса в клетке, и б) прямым, фосфорилируя входящие в их состав сериновые и треониновые остатки. В первом случае (схема 4.2) МАР-кина­зы фосфорилируют в строго определенных сайтах соответст-

Рис. 4.9. Транскрипционная триада — типичный эукариотический транскрипционный комплекс в промоторном участке гена. Белки-ак­тиваторы (Аг) «садятся» на участок энхансера (регуляторная последо­вательность ДНК, усиливающая транскрипцию) и стимулируют (++) синтез РНК посредством белок-белкового взаимодействия своих ак­тивирующих доменов (волнистая линия) с компонентами базового аппарата транскрипции. Последний состоит из двух основных ком­понентов — ТВР (TATA-binding protein) и РНК-полимеразы II (Pol II). С ТВР взаимодействует около 10 дополнительных белков — Taf (TBP-associated factors) и транскрипционный фактор TFIIA (А). В со­став комплекса с РНК-полимеразой входят транскрипционные фак­торы TFIIB (В), TFIIE (Е), TFIIF (F), TFIIH (Н) и ряд дополнитель­ных белков, способствующих правильной посадке комплекса и точ­ной транскрипции, — Srb, Gall 1, Sin4, RgrI, а также мультифермент-ный комплекс Swi/Snf (ДНК-стимулируемая АТФаза), вызывающий разрушение структуры нуклеосом и движение РНК-полимеразы по нити хроматина.

вующие транскрипционные факторы (в частности, TCF — ter­nary complex factor). Последний взаимодействует с так называ­емым базовым аппаратом транскрипции — мультифермент-ным комплексом, формирующимся на промоторном участке гена (в частности, на последовательности так называемого ТАТА-бокса), в состав которого входит РНК-полимераза, и активируют его (рис. 4.9).

Активация гена, таким образом, обеспечивается триадой: а) транскрипционные белки-активаторы, связывающиеся с энхансерами; б) транскрипционные факторы, взаимодей­ствующие с ТАТА-боксом; в) РНК-полимераза II в комплек­се со вспомогательными белками. Гены c-jun и c-fos отно­сятся к числу генов немедленного реагирования (immediate-early genes), чья активность зависит от синтеза новых бел-

13*

195

ков и очень быстро возрастает вслед за клеточной стиму­ляцией.

Другой путь активации комплекса АР-1 — непосредствен­ное фосфорилирование Fos (треонина в положении 232) и Jun (серины в положении 73 и 63). Эти события способствуют, с одной стороны, формированию активного комплекса Fos/Jun, а с другой — усилению его активирующего воздействия на ба­зовый аппарат транскрипции. В фосфорилировании Jun участ­вует JNK (Jun N-terminal kinase), а в фосфорилировании Fos — FRK (Fos regulating kinase), входящие в семейство МАР-киназ.

В результате активации генов продуцируются белки, необ­ходимые для синтеза ДНК и последующего митоза. Некоторые из новообразованных белков (Fos, Jun, Мус), известные как белки раннего ответа (immediate-early proteins), выполняют ре­гуляторные функции; связываясь со специфическими участка­ми ДНК, они активируют прилежащие гены. Другую группу составляют ферменты, такие как тимидинкиназа, рибонуклео-тидредуктаза, дигидрофолатредуктаза, тимидилатсинтаза, ор-нитиндекарбоксилаза, ДНК-полимеразы, топоизомеразы и множество других, которые имеют непосредственное отноше­ние к синтезу ДНК. Усиливается, кроме того, общий белко­вый синтез, поскольку при каждом цикле удвоения воспроиз­водятся все клеточные структуры.

Нормальное прохождение клеткой отдельных фаз клеточ­ного цикла обеспечивается строгой последовательностью и упорядоченностью во времени многочисленных ферментатив­ных процессов. Роль «водителя ритма» при этом играют белки циклины, закономерным образом сменяющие друг друга на протяжении цикла.