Введение
Фактор транскрипции позвоночных аналогично названный белок, кодируемый геном AIP Арил-гидрокарбоновый рецептор (также известный как AhR, AHR, ahr, ahR, AH рецептор или диоксиновый рецептор) - белок, который у людей кодируется геном AHR. Арил- углеводородный рецептор является фактором транскрипции, который регулирует экспрессию генов. Первоначально считалось, что он функционирует в основном как датчик ксенобиотических химических веществ, а также как регулятор ферментов, таких как цитохром P450, которые метаболизируют эти химические вещества. Наиболее заметными из этих ксенобиотических химических веществ являются ароматические (арил) углеводороды, от которых рецептор получил свое название. Совсем недавно было обнаружено, что AhR активируется (или деактивируется) рядом эндогенных индольных производных, таких как кинуренин. Помимо регулирования ферментов метаболизма, AhR играет роль в регулировании иммунитета, поддержании стволовых клеток и клеточной дифференциации. Арил-углеводородный рецептор является членом семейства основных спиральных спиральных транскрипционных факторов. AhR связывает несколько экзогенных лигандов, таких как натуральные растительные флавоноиды, полифенолы и индолы, а также синтетические полициклические ароматические углеводороды и диоксиноподобные соединения. AhR - цитозольный транскрипционный фактор, который обычно неактивен, связан с несколькими со-шаперонами. При связывании лигандов с химическими веществами, такими как 2,3,7,8 тетрахлордибензо-p диоксин (TCDD), шапероны диссоциации, в результате AhR транслокации в ядро и димеризации с ARNT (AhR ядерного транслокатора), что приводит к изменениям в транскрипции генов.
the similarly named protein encoded by the AIP gene
The aryl hydrocarbon receptor (also known as AhR, AHR, ahr, ahR, AH receptor, or dioxin receptor) is a protein that in humans is encoded by the AHR gene. The aryl hydrocarbon receptor is a transcription factor that regulates gene expression. It was originally thought to function primarily as a sensor of xenobiotic chemicals and also as the regulator of enzymes such as cytochrome P450s that metabolize these chemicals. The most notable of these xenobiotic chemicals are aromatic (aryl) hydrocarbons from which the receptor derives its name. More recently, it has been discovered that AhR is activated (or deactivated) by a number of endogenous indole derivatives such as kynurenine. In addition to regulating metabolism enzymes, the AhR has roles in regulating immunity, stem cell maintenance, and cellular differentiation. The aryl hydrocarbon receptor is a member of the family of basic helix loop helix transcription factors. AhR binds several exogenous ligands such as natural plant flavonoids, polyphenols and indoles, as well as synthetic polycyclic aromatic hydrocarbons and dioxin like compounds. AhR is a cytosolic transcription factor that is normally inactive, bound to several co chaperones. Upon ligand binding to chemicals such as 2,3,7,8 tetrachlorodibenzo p dioxin (TCDD), the chaperones dissociate resulting in AhR translocating into the nucleus and dimerizing with ARNT (AhR nuclear translocator), leading to changes in gene transcription.
Функциональные домены белка
Белок AhR содержит несколько доменов, критически важных для функции, и классифицируется как член семейства факторов транскрипции основного спирального цикла спираль/Per Arnt Sim (bHLH/PAS). Мотив bHLH расположен в N-терминале белка и является общим объектом в различных факторах транскрипции. У членов суперсемейства bHLH есть две функционально отличительные и высоко сохранившиеся области. Первая - это основная область (b), которая участвует в связывании фактора транскрипции с ДНК. Второй - это область спиральной петли спираля (HLH), которая облегчает взаимодействие белков с белками. Также в AhR содержатся два домена PAS, PAS A и PAS B, которые представляют собой участки 200350 аминокислот, которые демонстрируют высокую гомологию последовательности доменов белка, которые первоначально были обнаружены в генах Drosophila (Per) и single minded (Sim) и в димеризационном партнере AhR - ядерном транслокаторе арилового углеводородного рецептора (ARNT). Домены PAS поддерживают специфические вторичные взаимодействия с другими доменами PAS, содержащими белки, как в случае с AhR и ARNT, так что могут образовываться димерные и гетеромерные белковые комплексы. Сайт связывания лиганда AhR находится в домене PAS B и содержит несколько консервированных остатков, критически важных для связывания лиганда. Наконец, богатый глутамином (богатый Q) домен расположен в терминальной области C белка и участвует в наборе и трансактивации коактиватора.
Лиганды
Лиганды AhR обычно классифицируются в две категории: синтетические или природные. Первыми лигандами, обнаруженными, были синтетические и члены галогеносодержащих ароматических углеводородов (полихлорированные дибензодиоксины, дибензофураны и бифенилы) и полициклических ароматических углеводородов (3 метилхолантрена, бензо[а]пирена, бензантрацена и бензофлавонов). Разработан ряд синтетических лигандов для возможной будущей терапии рака молочной железы. Исследования были сосредоточены на естественных соединениях в надежде идентифицировать эндогенный лиганд. В природе встречающиеся соединения, которые были идентифицированы как лиганды Ahr, включают производные триптофана, такие как красители индиго и индирубин, тетрапиролы, такие как билирубин, метаболиты арахидоновой кислоты липоксин А4 и простагландин G, модифицированный липопротеин низкой плотности и несколько диетических каротиноидов. Карбидопа является селективным модулятором арил- углеводородных рецепторов (SAhRM). Другие SAhRM включают полученную микробами 1,4 дигидрокси-2 нафтаиновую кислоту и полученный растениями 3,3'-дииндолильметан. Индокарбазол (ICZ) является одним из самых сильных негалогеновых агонистов AhR, о котором сообщалось in vitro. Лигандонезависимая активность AhR наблюдается у млекопитающих. Для функционирования AhR у млекопитающих не требуется экзогенная лигандозависимая активация, и, похоже, это относится к его роли в регуляции экспрессии некоторых изоформ преобразующего фактора роста бета (TGF b). Это не означает, что лигандозависимая активация AhR не нужна для функционирования AhR в этих случаях, но если лиганд необходим, он обеспечивается эндогенно соответствующими клетками или тканями, и его идентичность неизвестна.
Сигнальный путь
[[Файл:AhRSингаллирующий цвет. AIP взаимодействует с карбоксильным терминалом Hsp90 и связывается с AhR ядерной локализационной последовательностью (NLS), предотвращая ненадлежащий трафик рецептора в ядро.
Трансформирующий путь передачи сигналов бета-фактора роста (TGF-β)
TGF β цитокины являются членами семейства сигнальных белков, включающих активины, подсемейство Nodal, морфогенетические белки костей, факторы роста и дифференцировки и подсемейство ингибиторов Мюллера. Сигнализация TGF β играет важную роль в физиологии и развитии клеток, ингибируя пролиферацию клеток, способствуя апоптозу, индуцируя дифференциацию и определяя судьбу развития у позвоночных и беспозвоночных. К активирующим TGF-β относятся протеазы, такие как плазмин, катепсины и кальпаны. Тромбоспондин 1, гликопротеин, который ингибирует ангиогенез, и матричная металлопротеиназа 2 (ММП 2). Сам экстраклеточный матрикс, по-видимому, играет важную регуляторную роль в передаче сигналов TGF β.
Активация рецептора
При связывании лиганда с AhR AIP высвобождается, что приводит к воздействию NLS, который расположен в области bHLH, что приводит к импорту в ядро. Предполагается, что, попав в ядро, Hsp90 диссоциации выставляя два домена PAS, позволяя связываться ARNT. Активированный гетеродимерный комплекс AhR/ARNT способен прямо или косвенно взаимодействовать с ДНК путем связывания с распознавательными последовательностями, расположенными в 5 регуляторной области диоксинореактивных генов.
Связывание с ДНК (элемент ксенобиотического ответа XRE)
Классический мотив распознавания комплекса AhR/ARNT, называемый либо AhR, диоксином, либо ксенобиотически реагирующим элементом (AHRE, DRE или XRE), содержит ядерную последовательность 5' GCGTG 3' в консенсусной последовательности 5' T/GNGCGTGA/CG/CA 3' в промоторной области генов, реагирующих на AhR. Гетеродимер AhR/ARNT напрямую связывает последовательность ядер AHRE/DRE/XRE асимметричным образом, так что ARNT связывается с 5'-GTG 3', а AhR связывается с 5'-TC/TGC 3'. Последние исследования показывают, что второй тип элемента, названный AHRE II, 5' CATG ((N6) C[T/A]TG 3', способен косвенно взаимодействовать с комплексом AhR/ARNT. Независимо от элемента ответа, результатом является разнообразие дифференциальных изменений в экспрессии генов.
Роль в развитии
С точки зрения эволюции, самая древняя физиологическая роль AhR - в развитии. Предполагается, что AhR эволюционировал из беспозвоночных, где он играл лигандонезависимую роль в нормальных процессах развития. Гомолог AhR у Drosophila, безхребетное (ss) необходим для развития дистальных сегментов антенны и ноги. Сс димеризируется с танго (tgo), который является гомологом млекопитающего Arnt, для инициирования транскрипции генов. Эволюция рецептора у позвоночных привела к способности связывать лиганды и, возможно, помогла людям развиться, чтобы переносить дымящиеся огни. В развивающихся позвоночных AhR, по-видимому, играет роль в клеточной пролиферации и дифференциации. Несмотря на отсутствие четкого эндогенного лиганда, AhR, по-видимому, играет роль в дифференциации многих путей развития, включая гематопоэз, лимфоидные системы, Т-клетки, нейроны и гепатоциты. Также было обнаружено, что AhR играет важную роль в гематопоэтических стволовых клетках: антагонизм AhR способствует их самообновлению и эксвиво-расширению и участвует в дифференцировке мегакариоцитов. В зрелом возрасте сигнализация связана с реакцией на стресс, а мутации в AhR связаны с серьезным депрессивным расстройством.
Адаптационный и врожденный ответ
Адаптационный ответ проявляется в виде индукции метаболизирующих ферментов ксенобиотов. Доказательства такой реакции впервые были обнаружены в результате индукции цитохрома P450, семейства 1, подсемейства А, полипептида 1 (Cyp1a1), возникающего в результате воздействия TCDD, что, как было установлено, напрямую связано с активацией AhR- сигнального пути. Поиск других метаболизирующих генов, индуцированных лигандами AhR, вследствие наличия DRE, привел к выявлению " генной батареи AhR" метаболизирующих ферментов фазы I и II, состоящих из CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, NQO1, ALDH3A1, UGT1A2 и GSTA1. Предположительно, позвоночные обладают такой функцией, чтобы быть в состоянии обнаружить широкий спектр химических веществ, что подтверждается широким спектром субстратов, к которым AhR способен связываться и облегчать их биотрансформацию и удаление. AhR также может сигнализировать о наличии токсичных химических веществ в пище и вызывать отвращение к таким продуктам. Активация AhR также важна для иммунологических ответов и ингибирования воспаления и понижения регуляции ответа Th17. Нарушение AHR в основном снижает экспрессию генов врожденного иммунитета в клетках THP 1.