Кіріспе
Эстроген гормонымен белсендірілетін ақуыздар – жасушалардың ішінде табылған ақуыздар тобы. Олар эстроген гормоны (17β эстрадиол) әсерімен белсендірілетін рецепторлар. Эстроген рецепторларының (ЭР) екі класы бар: ядролық эстроген рецепторлары (ЭРα және ЭРβ), олар жасушаішілік рецепторлардың ядролық рецепторлар отбасының құрамына кіреді, және мембраналық эстроген рецепторлары (mER) (GPER (GPR30), ER X және Gq mER), олар көбінесе G ақуыздарымен байланысқан рецепторлар. Осы мақалада алғашқысы (ЭР) туралы сөз болады. Эстрогенмен белсендірілгеннен кейін, ЭР ядроға өтеді және әртүрлі гендердің қызметін реттеу үшін ДНК-мен байланысады (демек, ол ДНК-мен байланысатын транскрипциялық фактор). Дегенмен, оның ДНК-мен байланысудан тәуелсіз қосымша функциялары да бар. Жыныс гормондарының (стероид гормондарының рецепторлары) гормон рецепторлары ретінде ЭР, андроген рецепторлары (АР) және прогестерон рецепторлары (ПР) жыныстық жетілу және жүктілік кезеңдерінде маңызды рөл атқарады.
Estrogen receptors (ERs) are a group of proteins found inside cells. They are receptors that are activated by the hormone estrogen (17β estradiol). Two classes of ER exist: nuclear estrogen receptors (ERα and ERβ), which are members of the nuclear receptor family of intracellular receptors, and membrane estrogen receptors (mERs) (GPER (GPR30), ER X, and Gq mER), which are mostly G protein coupled receptors. This article refers to the former (ER). Once activated by estrogen, the ER is able to translocate into the nucleus and bind to DNA to regulate the activity of different genes (i. e. it is a DNA binding transcription factor). However, it also has additional functions independent of DNA binding. As hormone receptors for sex steroids (steroid hormone receptors), ERs, androgen receptors (ARs), and progesterone receptors (PRs) are important in sexual maturation and gestation.
Протеомика
Эстроген рецепторларының екі түрлі түрі бар, олар әдетте α және β деп аталады, олардың әрқайсысы жеке генмен (және , сәйкесінше) кодталады. Гормондық белсенді эстроген рецепторлары димерлерді құрайды және екі форма көптеген жасуша түрлерінде бірге экспрессияланатындықтан, рецепторлар ERα (αα) немесе ERβ (ββ) гомодимерлерін немесе ERαβ (αβ) гетеродимерлерін құрауы мүмкін. Эстроген рецепторларының альфа және бета нұсқалары айқын реттілік гомологиясын көрсетеді және екеуі де A/B-ден F-ға дейін белгіленген бес доменнен тұрады (N-ден C-терминалына дейін тізімделген; аминқышқылдарының реттік нөмірлері адам ER-ге сілтеме жасайды). N-терминалды A/B домені байланған лиганд (мысалы, эстроген гормоны) болмаған жағдайда ген транскрипциясын трансактивтеуге қабілетті. Бұл аймақ лигандсыз ген транскрипциясын белсендіре алады, бірақ бұл белсендіру E доменімен қамтамасыз етілген белсендіруге қарағанда әлсіз және таңдамалырақ. C домені, сондай-ақ ДНК-мен байланысатын домен деп те аталады, ДНК-дағы эстрогенге жауап беретін элементтермен байланысады. D домені – C және E домендерін байланыстыратын икемді аймақ. E доменінде лигандты байланыстыру қуысы, сондай-ақ коактиваторлар мен корессорлық ақуыздарды байланыстыру орындары бар. Лиганд байланысқан кезде E домені ген транскрипциясын белсендіре алады. C-терминалды F доменінің функциясы толыққанды түсініксіз және ұзындығы өзгереді. РНҚ-ның баламалы тігілуіне байланысты бірнеше ER изоформаларының бар екені белгілі. Кем дегенде үш ERα және бес ERβ изоформасы анықталды. ERβ изоформаларының рецепторлық субтиптері транскрипцияны тек 59 кДа функционалды ERß1 рецепторымен гетеродимер құрылғанда ғана трансактивтей алады. ERß3 рецепторы ұрықта жоғары деңгейде анықталды. Қалған екі ERα изоформасы 36 және 46 кДа. ERγ рецепторы тек балықтарда сипатталған, бірақ адамдарда емес.
Генетика
Адамдарда эстроген рецепторларының екі түрі әртүрлі гендермен шифрланады, олар тиісінше алтыншы және он төртінші хромосомаларда (6q25.1 және 14q23.2) орналасқан.
Агонисттер
Эндогенді эстрогендер (мысалы, эстрадиол, эстрон, эстриол, эстетрол)
Табиғи эстрогендер (мысалы, біріккен эстрогендер)
Синтетикалық эстрогендер (мысалы, этинилэстрадиол, диэтилстильбестрол)
Natural estrogens (e. g., conjugated estrogens)
Synthetic estrogens (e. g., ethinylestradiol, diethylstilbestrol)
Аралас (агонисттік және антагонисттік әсер ету түрі)
Фитоэстрогендер (мысалы, куместрол, дайдзеин, генистеин, мироэстрол)
Эстроген рецепторларының селективті модуляторлары (мысалы, тамоксифен, кломифен, ралоксифен)
Selective estrogen receptor modulators (e. g., tamoxifen, clomifene, raloxifene)
Қарсылас жандар
Эстрогенге қарсы препараттар (мысалы, фулвестрант, ICI 164384, этамокситрифетол)
Сигналды трандукциялау
Эстроген стероидты гормон болғандықтан, ол клетканың фосфолипидтік мембраналары арқылы өте алады, демек рецепторлар эстрогенмен байланысу үшін мембранаға бекітілгені қажет емес.
Геномдық
Гормонның болмаған жағдайында эстроген рецепторлары көбінесе цитозольде орналасады. Гормон рецепторға байланысқанда, рецептордың цитозольден ядроға өтуі, рецептордың димеризациялануы және одан кейін рецептор димерінің гормондық жауап элементтері деп аталатын ДНК-ның белгілі бір тізбектеріне байланысуы сияқты бірқатар оқиғалар басталады. ДНК/рецептор кешені содан кейін төменгі ағындағы ДНК-ны мРНК-ға және соңында жасуша функцияларының өзгеруіне әкелетін ақуызға транскрипциялау үшін жауапты басқа ақуыздарды тартады. Эстроген рецепторлары жасуша ядросының ішінде де кездеседі, және эстроген рецепторларының екі түрінің де ДНК-ға байланысатын домені бар және белок өндірісін реттеу үшін транскрипция факторлары ретінде жұмыс істей алады. Рецептор, сондай-ақ, PELP 1 сияқты бірнеше коактиваторлар арқылы транскрипцияны күшейту үшін активаторлы ақуыз 1 және Sp 1-мен өзара әрекеттеседі. P300 арқылы эстроген рецепторының альфа түрінің иілгіш аймақтағы лизин қалдықтарының тікелей ацетилденуі трансактивацияны және гормонға сезімталдықты реттейді.
Геномдық емес
Кейбір эстроген рецепторлары жасушаның беткі мембранасымен байланысады және жасушалар эстрогенге ұшырағанда жылдам белсендірілуі мүмкін. Сонымен қатар, кейбір ER-лер кавеолин 1-ге қосылу арқылы жасуша мембраналарымен байланысып, G ақуыздарымен, стриатинмен, рецепторлы тирозинкиназалармен (мысалы, EGFR және IGF 1) және рецепторсыз тирозинкиназалармен (мысалы, Src) кешендер құрауы мүмкін. Рецепторлы тирозинкиназалар арқылы митогенге белсендірілген протеинкиназа (MAPK/ERK) және фосфоинозит-3киназа (PI3K/AKT) жолдары арқылы ядроға сигнал жіберіледі. Гликоген синтезасы киназа 3 (GSK) 3β ядролық ERα-ның серин 118-ін фосфорилирлеуін тежеу арқылы ядролық ER-ның транскрипциясын тежейді. GSK 3β-ның фосфорилирленуі оның тежеуші әсерін жояды, бұл PI3K/AKT және MAPK/ERK жолдары арқылы rsk арқылы жүзеге асырылады. 17β Эстрадиолдың G протеинмен жұптасқан GPR30 рецепторын белсендіретіні анықталды. Дегенмен, бұл рецептордың жасуша ішіндегі орналасуы және рөлі әлі де даулы.
Қатерлі ісік
Эстроген рецепторлары емшек безі қатерлі ісігінің шамамен 70% жағдайында "ER оң" деп анықталады және мұндай тіндерде иммуногистохимия арқылы анықталуы мүмкін. Бұл құбылыстың ісік пайда болуына қалай себеп болатынын түсіндіру үшін екі гипотеза ұсынылды, ал қолда бар мәліметтер екі механизмнің де әсер ететінін көрсетеді: Біріншіден, эстрогеннің ER-мен байланысуы сүт безі жасушаларының көбеюін күшейтеді, нәтижесінде жасуша бөлінуі мен ДНК репликациясы артып, мутацияларға әкеледі. Екіншіден, эстроген метаболизмі генотоксикалық қалдықтарды өндіреді. Екі процестің де салдары жасуша циклының бұзылуы, апоптоз және ДНК жөнделуінің бұзылуы болып табылады, бұл ісік пайда болу ықтималдығын арттырады. ERα, әрине, жақсы дифференциацияланған ісіктермен байланысты, ал ERβ-ның қатысуына қатысты мәліметтер даулы. ESR1 генінің әртүрлі нұсқалары (бір нуклеотидтік полиморфизмдермен) анықталды және олар емшек безі қатерлі ісігінің даму тәуекелімен байланысты. Емшек безі қатерлі ісігін емдеудегі эндокриндік терапияға селективті эстроген рецепторларын модуляторлары (SERM), мысалы, тамоксифен (емшек тінінде ER антагонисті ретінде әрекет ететін) немесе анастрозол сияқты ароматаза ингибиторлары кіреді. ER статусы емшек безі қатерлі ісігінің тамоксифен мен ароматаза ингибиторларына сезімталдығын анықтау үшін қолданылады. Тағы бір SERM – ралоксифен, емшек безі қатерлі ісігіне шалдығу қаупі жоғары әйелдерде профилактикалық химиотерапия ретінде қолданылады. Тағы бір химиотерапиялық эстрогенге қарсы препарат – ICI 182,780 (Faslodex) толыққанды антагонист ретінде әрекет етеді және эстроген рецепторларының ыдырауын күшейтеді. Алайда, эндокриндік терапияға де ново резистенттілік тамоксифен сияқты бәсекелестік ингибиторларды қолданудың тиімділігін төмендетеді. Ароматаза ингибиторларын қолдану арқылы гормоналды жетіспеушілік те нәтижесіз болып табылады. Жалпы геномдық секвенирлеу ESR1-дегі нүктелік мутациялардың жиі кездесетінін көрсетті, олар резистенттіліктің себебі болып табылады және байланысқан лигандсыз ERα-ның агонистік конформациясын ынталандырады. Мұндай эстрогенге тәуелсіз белсенділік ESR1 лигандты байланыстыру доменіндегі D538G немесе Y537S/C/N мутациялары сияқты нақты мутациялармен шақырылады және гормоналды стимуляциясыз жасушалардың көбеюі мен ісіктің прогрессиясын ынталандырады.
First, binding of estrogen to the ER stimulates proliferation of mammary cells, with the resulting increase in cell division and DNA replication, leading to mutations. Second, estrogen metabolism produces genotoxic waste. The result of both processes is disruption of cell cycle, apoptosis and DNA repair, which increases the chance of tumour formation. ERα is certainly associated with more differentiated tumours, while evidence that ERβ is involved is controversial. Different versions of the ESR1 gene have been identified (with single nucleotide polymorphisms) and are associated with different risks of developing breast cancer. Endocrine therapy for breast cancer involves selective estrogen receptor modulators (SERMS), such as tamoxifen, which behave as ER antagonists in breast tissue, or aromatase inhibitors, such as anastrozole. ER status is used to determine sensitivity of breast cancer lesions to tamoxifen and aromatase inhibitors. Another SERM, raloxifene, has been used as a preventive chemotherapy for women judged to have a high risk of developing breast cancer. Another chemotherapeutic anti estrogen, ICI 182,780 (Faslodex), which acts as a complete antagonist, also promotes degradation of the estrogen receptor. However, de novo resistance to endocrine therapy undermines the efficacy of using competitive inhibitors like tamoxifen. Hormone deprivation through the use of aromatase inhibitors is also rendered futile. Massively parallel genome sequencing has revealed the common presence of point mutations on ESR1 that are drivers for resistance, and promote the agonist conformation of ERα without the bound ligand. Such constitutive, estrogen independent activity is driven by specific mutations, such as the D538G or Y537S/C/N mutations, in the ligand binding domain of ESR1 and promote cell proliferation and tumor progression without hormone stimulation.
Менопауза
Эстрогеннің метаболизміне қатысты әсерлері постменопаузалық әйелдерде эстроген рецепторы бетаның (ER β) генетикалық полиморфизмімен байланысты.
Қартаю
Аналық тышқандарды зерттеулер естроген рецепторы альфаның жасы ұлғайған сайын преоптикалық гипоталамуста төмендейтінін көрсетті. Өмірінің көп бөлігінде калориялық шектеумен қоректенген аналық тышқандардың преоптикалық гипоталамусындағы ERα деңгейі, калориялық шектеусіз аналық тышқандарға қарағанда жоғары болды. Фолликулға ынталандыратын гормон рецепторы жоқ, эстроген жетіспейтін аналық тышқандарда семіздік байқалды. Төмен эстрогеннің семіздікке әсері эстроген рецепторы альфамен байланысты.
Басқа өңдеу мақсаттарына арналған SERM
SERM-дер жатырдың иінді бұлшық етінің ісіктері мен эндометриозды емдеу үшін де зерттеліп жатыр.
Эстрогенге сезімталдық синдромы
Эстрогенге сезімталдық синдромы – эстроген рецепторларының жұмыс істемейтін сирек кездесетін интерсекс жағдайы, бар болғаны 5 дерек тіркелген. Фенотип нәтижесінде айқын еркектену пайда болады. Андрогенге сезімталдық синдромынан (АИС) айырмашылығы, Эстрогенге сезімталдық синдромы (ЭИС) фенотиптік жыныс өзгерісіне алып келмейді. Бұл өте сирек кездесетін ауру, АИС және бүйрек үсті безінің гиперплазиясымен салыстыруға болады. АИС-тың жиі кездесуінің және ЭИС-тың өте сирек кездесуінің себебі – XX АИС бедеулікке әкелмейді, сондықтан анадан мұраға қалуы мүмкін, ал ЭИС кариотипіне қарамастан, әрқашан бедеулікке алып келеді. ЭИС-те эндокриндік жүйеде теріс кері байланыс механизмі де байқалады, онда жыныс бездері ЭИС-ке шалдыққан адамдарда эстрогеннің жоғары деңгейін (XY үшін 119–272 пг/мл және XX үшін 750–3500 пг/мл, орташа деңгейлермен салыстырыңыз) өндіреді, бірақ феминизациялық әсерлер байқалмайды.
Ашылу
Эстроген рецепторлары алғаш рет 1958 жылы Чикаго университетінде Элвуд В. Дженсен анықтады, осыған байланысты Дженсен Ласкер сыйлығымен марапатталды. Екінші эстроген рецепторының (ERβ) гені 1996 жылы Kuiper және авторлар тобы егеуқұйрық простатасы мен жұмыртқалығында ERalpha дегенеративті праймерлерін пайдаланып анықталды.