Введение

Семья белков СТЕРЕЛ-регуляторный элемент связывающих белков (SREBPs) являются факторами транскрипции, которые связываются с стерильным регуляторным элементом последовательности ДНК TCACNCCAC. SREBPs млекопитающих кодируются генами SREBF1 и SREBF2. SREBP относятся к базовому спиральному круговому спиральному лейциновому замкнутому классу факторов транскрипции. Неактивированные SREBP прикреплены к ядерной оболочке и мембранам эндоплазматического сетчатки. В клетках с низким уровнем стеролов SREBP расщепляются в водорастворимый N-терминальный домен, который транслоцируется в ядро. Эти активированные SREBP затем связываются со специфическими последовательностями ДНК стерильных регуляторных элементов, таким образом, повышая регуляцию синтеза ферментов, участвующих в биосинтезе стерилов. Стерилы, в свою очередь, ингибируют расщепление SREBPs, и, следовательно, синтез дополнительных стеролов снижается через отрицательную обратную связь.

Механизм действия

В клетках животных поддержание нормального уровня внутриклеточных липидов (жиров и масел) в самых разных условиях (липидный гомеостаз). Например, когда уровень холестерина в клетках падает ниже необходимого уровня, клетка производит больше ферментов, необходимых для производства холестерина. Основным шагом в этом ответе является создание большего количества транскриптов мРНК, которые направляют синтез этих ферментов. И наоборот, когда холестерина достаточно, клетка перестает производить мРНК, и уровень ферментов падает. В результате клетка перестает производить холестерин, как только его хватает. Заметная особенность этого механизма регуляторной обратной связи была впервые обнаружена для регулируемого путем SREBP внутримембранного протеолиза (RIP). Впоследствии было обнаружено, что RIP используется почти во всех организмах от бактерий до людей и регулирует широкий спектр процессов, начиная от развития и заканчивая нейродегенерацией. Особенностью пути SREBP является протеолитическое высвобождение мембранно- связанного фактора транскрипции SREBP. Протеолитический расщепление освобождает его для перемещения через цитоплазму к ядру. После попадания в ядро, SREBP может связываться с определенными последовательностями ДНК (стерольные регуляторные элементы или SREs), которые находятся в контрольных областях генов, кодирующих ферменты, необходимые для образования липидов. Это связывание с ДНК приводит к увеличению транскрипции целевых генов. ~120 кДа белка-предшественника SREBP закреплен в мембранах эндоплазматического сетчатки (ЭР) и ядерной оболочки благодаря двум мембранным пересекающимся спиралям в середине белка. Прекурсор имеет направленность в виде шнура в мембране, так что домен аминотерминального фактора транскрипции и регуляторный домен COOH-терминала обращены к цитоплазме. Две мембранные спирали разделены петлей из около 30 аминокислот, которая находится в просвете ER. Для высвобождения транскрипционно активного аминотерминального домена необходимы два отдельных, специфичных для участка протеолитических расщепления. Эти расщепления осуществляются двумя различными протеазами, называемыми протеазами 1 (S1P) и 2 (S2P). В дополнение к S1P и S2P, для регулируемого высвобождения транскрипционно активного SREBP требуется белк, чувствительный к холестерину, белк активирующий расщепление SREBP (SCAP), который образует комплекс с SREBP в результате взаимодействия между их соответствующими карбокситерминальными доменами. SCAP, в свою очередь, может обратимо связываться с другим мембранным белком, INSIG. В присутствии стеролов, которые связываются с INSIG и SCAP, INSIG и SCAP также связываются друг с другом. INSIG всегда остается в мембране ER, и, таким образом, комплекс SREBP SCAP остается в ER, когда SCAP связан с INSIG. Когда уровень стеролов низок, INSIG и SCAP больше не связываются. Затем SCAP претерпевает конформационное изменение, которое выявляет часть белка ("MELADL"), который сигнализирует о том, что он должен быть включен в качестве груза в пузырьки COPII, которые перемещаются из ER в аппарат Голги. В этих пузырьках SCAP, затягивая SREBP вместе с ним, транспортируется в Голги. Регулирование расщепления SREBP использует заметную особенность эукариотических клеток, подклеточную компремментацию, определяемую внутриклеточными мембранами, чтобы гарантировать, что расщепление происходит только при необходимости. Попадая в аппарат Голги, комплекс SREBP SCAP сталкивается с активным S1P. S1P расщепляет SREBP в месте 1, разрезая его на две половины. Поскольку каждая половина все еще имеет мембрану, охватывающую спираль, каждая остается связанной в мембране. Новая аминотерминальная половина SREBP (которая является "рабочим концом" молекулы) затем расщепляется в месте 2, которое находится внутри его мембранной спирали. Это работа S2P, необычной металлопротеазы. Это высвобождает цитоплазматическую часть SREBP, которая затем перемещается в ядро, где активирует транскрипцию целевых генов (например, гена рецептора ЛПНП).

Регулирование

Отсутствие стеролов активирует SREBP, тем самым увеличивая синтез холестерина. Было показано, что инсулин, производные холестерина, T3 и другие эндогенные молекулы регулируют экспрессию SREBP1c, особенно у грызунов. Серийные анализы делеции и мутации показывают, что как SREBP (SRE), так и LXR (LXRE) элементы ответа участвуют в регуляции транскрипции SREBP 1c, опосредованной инсулином и производными холестерина. Агонисты пероксисомно- пролиферационно- активированного рецептора альфа (PPARα) усиливают активность промотора SREBP 1c через элемент DR1 в 453 в человеческом промоторе. Агонисты PPARα действуют в сотрудничестве с LXR или инсулином для индукции липогенеза. Средство, богатое аминокислотами с разветвленной цепью, стимулирует экспрессию гена SREBP 1c через путь mTORC1/ S6K1. Фосфорилирование S6K1 было повышено в печени ожирённых мышей db/ db. Кроме того, истощение печеночной S6K1 у мышей db/ db с использованием аденовирусного вектора, кодирующего S6K1 shRNA, привело к понижению экспрессии гена SREBP 1c в печени, а также к снижению содержания триглицеридов в печени и концентрации триглицеридов в сыворотке крови. Активация mTORC1 недостаточна для стимуляции печеночной SREBP 1c в отсутствие сигнализации Akt, что свидетельствует о наличии дополнительного пути, также требуемого для этой индукции, который предполагает включение mTORC1- независимого Akt- опосредованного подавления INSIG 2a, печеночной специфической транскрипции, кодирующей ингибитор SREBP 1c INSIG2. Было показано, что FGF21 подавляет транскрипцию белка 1с, связывающего стерильные регуляторы (SREBP 1c). Переэкспрессия FGF21 улучшила регуляцию SREBP 1c и синтеза жирных кислот (FAS) в клетках HepG2, вызванных лечением FFA. Кроме того, FGF21 может ингибировать транскрипционные уровни ключевых генов, участвующих в обработке и ядерной транслокации SREBP 1c, и уменьшить количество белка зрелого SREBP 1c. Неожиданно, переэкспрессия SREBP 1c в клетках HepG2 может также ингибировать эндогенную транскрипцию FGF21 за счет снижения активности промотора FGF21. Также было показано, что SREBP 1c повышает тканеспецифическую регуляцию экспрессии PGC1alpha в коричневой жировой ткани. Nur77 предлагается для ингибирования LXR и нижней SREBP 1c экспрессии, модулирующей метаболизм липидов печени.

История

SREBP были выяснены в лаборатории лауреатов Нобелевской премии Майкла Брауна и Джозефа Голдштейна в Юго-Западном медицинском центре Университета Техаса в Далласе. Первая публикация по этому вопросу была опубликована в октябре 1993 года.