Введение
Стероидогенный острый регуляторный белок, обычно называемый StAR (STARD1), является транспортным белком, который регулирует передачу холестерина в митохондриях, что является ограничивающей скоростью стадией в производстве стероидных гормонов. Он в основном присутствует в стероидных клетках, включая тека- и лютеиновые клетки яичника, клетки Лейдига в яичках и типы клеток коры надпочечников.
Функция
Холестерин должен быть перенесен из внешней митохондриальной мембраны во внутреннюю мембрану, где фермент цитохрома P450scc (CYP11A1) расщепляет боковую цепь холестерина, что является первым ферментативным шагом во всем синтезе стероидов. Водную фазу между этими двумя мембранами липофильный холестерин не может пересечь, если только определенные белки не помогают в этом процессе. Исторически было предложено несколько белков, способствующих этой передаче, включая: стерильный переносный белок 2 (SCP2), стероидогенный активатор полипептид (SAP), периферический бензодиазепиновый рецептор (PBR или транслокаторный белок, TSPO) и StAR. Теперь ясно, что этот процесс в первую очередь опосредован действиями STAR. Механизм, с помощью которого StAR вызывает движение холестерина, остается неясным, поскольку, по-видимому, он действует извне митохондрий, и его вхождение в митохондрии прекращает свою функцию. Были выдвинуты различные гипотезы. Некоторые из них включают передачу самого холестерина, как в шаттле. Хотя StAR может связывать сам холестерин, чрезмерное количество молекул холестерина, которые передает белок, указывает на то, что он должен действовать как канал холестерина, а не как шаттл. Другая теория гласит, что это приводит к выбросу холестерина из внешней мембраны во внутреннюю (дезорбция холестерина). StAR также может способствовать образованию контактных участков между внешней и внутренней митохондриальной мембранами, что позволяет притоку холестерина. Другой предполагает, что StAR действует в сочетании с PBR, вызывая движение Cl- из митохондрий для облегчения образования контактного места. Однако доказательства взаимодействия между StAR и PBR остаются неуловимыми.
Структура
У людей ген StAR находится на хромосоме 8p11.23 и протеин содержит 285 аминокислот. Сигнал StAR, направленный на митохондрии, отсекается в два этапа с импортом в митохондрии. Фосфорилирование серина в позиции 195 повышает его активность. Домен StAR, важный для стимулирования переноса холестерина, является связанным с StAR доменом переноса (домен START). StAR является прототипическим членом семейства белков домена START и, таким образом, также известен как STARD1 для "домена START, содержащего белок 1". Предполагается, что домен START образует карман в StAR, который связывает отдельные молекулы холестерина для доставки в P450scc. Ближайший гомолог StAR - MLN64 (STARD3). Вместе они составляют подсемейство StarD1/ D3 домена START, содержащего белки.
Патология
Мутации в гене StAR вызывают липоидную врожденную гиперплазию надпочечников (липоидную CAH), при которой пациенты вырабатывают мало стероидов и могут умереть вскоре после рождения. Все известные мутации нарушают функцию STAR, изменяя его домен START. В случае мутации StAR фенотип не проявляется до рождения, поскольку плацентарный стероидогенез человека не зависит от StAR. На клеточном уровне отсутствие StAR приводит к патологическому накоплению липидов в клетках, особенно заметным в коре надпочечников, как это видно на мышиной модели. Яички не спускаются, а лейдиговые клетки, в которых присутствуют стероиды, незначительно поражены. В раннем возрасте яичник не вырабатывает СТАР до полового созревания. После полового созревания отмечается накопление липидов и признаки недостаточности яичников.
Стереодиогенез, не зависящий от STAR
В то время как потеря функционального StAR у человека и мыши катастрофически снижает производство стероидов, она не устраняет его полностью, что указывает на существование независимых от StAR путей для генерации стероидов. Кроме плаценты человека, эти пути считаются незначительными для эндокринной продукции. Неясно, какие факторы катализируют независимый стероидогенез StAR. К кандидатам относятся оксистеролы, которые могут свободно превращаться в стероиды, и повсеместный MLN64.
Новые роли
Недавние исследования показывают, что StAR может также переносить холестерин на второй митохондриальный фермент, стерол 27-гидроксилазу. Этот фермент превращает холестерин в 27 гидроксихолестерин. Таким образом, это может быть важно для первого шага в одном из двух путей для производства желчных кислот печенью (альтернативный путь). Также имеются данные о том, что присутствие StAR в иммунных клетках типа макрофагов может стимулировать выработку 27 гидроксихолестерина. В этом случае гидроксихолестерин сам по себе может быть полезен против образования воспалительных факторов, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Важно отметить, что ни одно исследование не выявило связи между потерей StAR и проблемами с производством желчной кислоты или повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний. Недавно было обнаружено, что StAR экспрессируется в сердечных фибробластах в ответ на ишемическую травму, вызванную инфарктом миокарда. В этих клетках он не обладает очевидной стероидогенной активностью, о чем свидетельствует отсутствие ключевых стероидогенных ферментов цитохромного расщепления боковой цепи P450 (CYP11A1) и 3- бета гидроксистероидной дегидрогеназы (3βHSD). StAR оказывает антиапоптотическое действие на фибробласты, что может позволить им выжить в начальном стрессе инфаркта, дифференцироваться и функционировать в области восстановления тканей в месте инфаркта.
История
Белок StAR был впервые идентифицирован, охарактеризован и назван Дугласом Стокко в Центре медицинских наук Техасского технологического университета в 1994 году. Роль этого белка в липоидной CAH была подтверждена в следующем году в сотрудничестве с Уолтером Миллером в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. Вся эта работа следует за первоначальными наблюдениями появления этого белка и его фосфорилированной формы, совпадающей с факторами, которые вызвали производство стероидов Нанет Орме Джонсон, находясь в Университете Тафтса.