Введение

Белок теплового шока 10 кДа (Hsp10), также известный как шаперонин 10 (cpn10) или фактор ранней беременности (EPF), — это белок, кодируемый геном HSPE1 у человека. Гомологом в E. coli является GroES, шаперонин, который обычно функционирует в комплексе с GroEL.

Структура и функция

GroES существует в виде кольцевого олигомера, состоящего из шести-восьми идентичных субъединиц, в то время как 60 кДа шаперонин (cpn60, или groEL у бактерий) формирует структуру, состоящую из двух сложенных колец, каждое из которых содержит 7 идентичных субъединиц. Эти кольцевые структуры собираются посредством самостимуляции в присутствии Mg2+ ATP. Центральная полость цилиндрической тетрадекамеры cpn60 обеспечивает изолированную среду для сворачивания белка, в то время как cpn10 связывается с cpn60 и синхронизирует высвобождение свернутого белка в зависимости от Mg2+ ATP. Связывание cpn10 с cpn60 ингибирует слабую АТФазную активность cpn60. Также было показано, что Escherichia coli GroES связывает АТФ кооперативно и с аффинностью, сопоставимой с аффинностью GroEL. Каждая субъединица GroEL содержит три структурно различных домена: апикальный, промежуточный и экваториальный. Апикальный домен содержит сайты связывания как для GroES, так и для развернутой белковой субстрата. Экваториальный домен содержит ATP-связывающий сайт и большинство олигомерных контактов. Промежуточный домен связывает апикальный и экваториальный домены и передает аллостерическую информацию между ними. Олигомер GroEL представляет собой тетрадекамер цилиндрической формы, организованный в два гептамерных кольца, сложенных друг на друга. Каждое кольцо GroEL содержит центральную полость, известную как «Anfinsen cage», которая обеспечивает изолированную среду для сворачивания белков. Идентичные 10 кДа субъединицы GroES образуют куполообразный гептамерный олигомер в растворе. Связывание АТФ с GroES может быть важным для «зарядки» семи субъединиц взаимодействующего кольца GroEL АТФ, чтобы облегчить кооперативное связывание и гидролиз АТФ для высвобождения белка-субстрата.

Взаимодействия

Было показано, что GroES взаимодействует с GroEL.

Обнаружение

Фактор ранней беременности тестируется с помощью анализа ингибирования розетки. EPF присутствует в материнской сыворотке (плазме крови) вскоре после оплодотворения; EPF также присутствует в шейной слизи и амниотической жидкости. EPF может быть обнаружен у овец в течение 72 часов после спаривания, у мышей – в течение 24 часов после спаривания, и в образцах среды, окружающей человеческие эмбрионы, оплодотворенные in vitro, в течение 48 часов после оплодотворения (хотя другое исследование не смогло воспроизвести этот результат для эмбрионов, полученных in vitro). EPF обнаруживался уже через шесть часов после спаривания. Поскольку анализ ингибирования розетки для EPF является непрямым, вещества с аналогичным действием могут давать ложноположительные результаты. Показано, что свиная сперма, подобно EPF, ингибирует образование розеток. Тест на ингибирование розетки был положительным в течение одного дня у свиноматок, спаривавшихся с кабаном после вазэктомии, но не у свиноматок, подвергшихся аналогичной стимуляции без контакта со спермой. В ряде исследований, проведенных после открытия EPF, не удалось последовательно воспроизвести его обнаружение у самок после зачатия, что поставило под сомнение достоверность первоначальных экспериментов. Однако достигнут прогресс в характеристике EPF, и его существование общепризнано в научном сообществе.

Происхождение

Считается, что ранние эмбрионы не вырабатывают ЭПФ напрямую. Скорее, эмбрионы, как полагают, вырабатывают какое-то другое вещество, которое стимулирует материнский организм к созданию ЭПФ. После имплантации ЭПФ может вырабатываться непосредственно концептом. Введение анти-ЭПФ антител мышам после спаривания значительно снизило число успешных беременностей и количество потомства; влияния на рост при культивировании эмбрионов мышей в среде, содержащей анти-ЭПФ антитела, не наблюдалось. В то время как некоторые эффекты ЭПФ одинаковы у всех млекопитающих (в частности, ингибирование формирования розеток), другие иммуносупрессивные механизмы различаются в зависимости от вида. У мышей уровень ЭПФ высок в ранней беременности, но к 15-му дню снижается до уровня, наблюдаемого у небеременных мышей. У людей уровень ЭПФ высок примерно в течение первых двадцати недель, затем снижается и становится неопределяемым в течение восьми недель после родов.

Тесты на беременность

Было предложено использовать EPF в качестве маркера для очень раннего теста на беременность, а также для мониторинга жизнеспособности развивающейся беременности у сельскохозяйственных животных. Однако существующие методы тестирования пока не продемонстрировали достаточной точности для нужд управления животноводством. У людей современные тесты на беременность выявляют хорионический гонадотропин человека (ХГЧ). ХГЧ обнаруживается не ранее имплантации, которая происходит через шесть-двенадцать дней после оплодотворения. В отличие от этого, EPF присутствует уже через несколько часов после оплодотворения. Хотя были идентифицированы и другие сигналы, предшествующие имплантации, считается, что EPF является самым ранним возможным маркером беременности. Ряд исследований показали высокую точность EPF как теста на беременность у людей.

Исследования по контролю над рождаемостью

ЭПФ также может быть использован для определения того, как механизм предотвращения беременности у методов контрацепции действует – до или после оплодотворения. Исследование 1982 года, оценивавшее уровни ЭПФ у женщин, использующих ВМС, пришло к выводу, что механизмы, действующие после оплодотворения, в значительной степени способствуют эффективности этих устройств. Однако более свежие данные, например, исследования проходимости маточных труб, указывают на то, что ВМС действуют, ингибируя оплодотворение, то есть на более раннем этапе репродуктивного процесса, чем считалось ранее. Для групп, определяющих беременность как начинающуюся с момента оплодотворения, методы контрацепции с механизмами действия после оплодотворения рассматриваются как абортивные. В настоящее время существуют разногласия относительно наличия механизмов действия после оплодотворения у гормональных методов контрацепции, в частности, у самого популярного гормонального метода – комбинированных оральных контрацептивов (КОК). Организация "Фармацевты за жизнь" призвала к проведению масштабного клинического исследования для оценки ЭПФ у женщин, принимающих КОК; это стало бы наиболее убедительным доказательством для определения наличия у КОК механизмов действия после оплодотворения.

Бесплодие и ранние беременности

ЭПФ полезен при исследовании потери эмбрионов до имплантации. В одном исследовании здоровых женщин, стремящихся к беременности, было выявлено четырнадцать беременностей, подтвержденных ЭПФ. Из них шесть были потеряны в течение десяти дней после овуляции (частота ранней потери зародыша составила 43%). Предложено использовать ЭПФ для дифференциальной диагностики бесплодия, обусловленного невозможностью оплодотворения, и бесплодия, обусловленного невозможностью имплантации. ЭПФ также рассматривается как маркер жизнеспособной беременности, более информативный для выявления внематочной или другой неразвивающейся беременности, чем другие химические маркеры, такие как ХГЧ и прогестерон.

В качестве маркера опухоли

Хотя EPF-подобная активность почти исключительно ассоциируется с беременностью, она также была обнаружена в опухолях зародышевой природы и в других типах опухолей. Предлагалось использовать её в качестве опухолевого маркера для оценки эффективности хирургического лечения.