Пропустить навигацию.
Главная

A. A. Москалев СТАРЕНИЕ и ГЕНЫ" ч 2

3.2. Транскрипционные факторы DAF-16/FOXO

Успехи генетики старения модельных объектов (нематод, дрозофил, мышей) в последние годы позволили выявить три ключевых механизма регуляции скорости старения: инсулиновый, JNK -киназный и SIRT -деацетилазный. Как оказалось, эти механизмы являются высококонсервативными от нематод (в некоторых случаях от дрожжей) до человека и имеют общую регуляторную мишень — транскрипционные факторы семейства FOXO, определяющие клеточную судьбу (выживание или гибель) в ответ на различные стимулы.

Транскрипционные факторы FOXO представляют собой подсемейство в пределах Forkhead-семейства транскрипционных факторов, характеризующихся консервативным ДНК-связывающим доменом (forkhead box, или FOX). Данное семейство у человека включает более 100 белков, классифицируемых от FOXA до FOXR на основе сходства последовательности (Carter, Brunet, 2007). Первый представитель семейства (FOXA) был идентифицирован у дрозофилы как ген, мутация в котором приводит к возникновению избыточных структур головы, подобных вилке. Отсюда и название семейства Forkhead (вильчатая головка). Иногда белки данного семейства называют «winged helix» (крыловидная спираль), поскольку рентгеноструктурный анализ демонстрирует трехмерную структуру с тремя a-спиралями, фланкированными характерными петлями, напоминающими крылья бабочки (Carter, Brunet, 2007). Члены интересующего нас подсемейства «О» (FOXO) характеризуются тем, что они регулируются инсулин/Р13К/АКТ-сигна-лингом. У беспозвоночных известно по одному представителю FOXO: DAF-16 у нематод и dFOXO у дрозофил. У млекопитающих их четыре: FOXO1, 3, 4 и 6 (Carter, Brunet, 2007).

В норме каждая клетка балансирует на грани жизни и смерти и существует лишь до тех пор, пока корректно выполняет свою функцию. Нарушение этого баланса может приводить к избыточной гибели или к накоплению ненужных или даже опасных клеток, т. е. к дефектам развития, нейродегенеративным и аутоиммунным заболеваниям, раку. Как правило, апоптоз подавляется сигналами выживаемости, получаемыми от соседних клеток. Главный сигнал выживаемости возникает при активации Р13К/АКТ-механиз-ма, индуцируемого факторами роста. При отсутствии сигналов выживаемости клетки инициируют апоптоз. В ответ на стрессы или токсины клетки также подвергаются апоптозу. Ведущую роль в переключении программ выживания или гибели клетки в ответ

Рис. 4. РОХО-зависимые механизмы у млекопитающих. Пунктирная стрелка — активация или подавление данных белков в процессе.

Пояснения см. в тексте, разд. 3.2.

на факторы роста отводится транскрипционным факторам FOXO (Liu et al., 2005), которые являются ключевыми регуляторами клеточной судьбы (рис. 4). Через экспрессию генов они контролируют различные и подчас противоположные функции клетки, такие как пролиферация, дифференцировка, апоптоз, репарация ДНК, защита от окислительных повреждений, осуществляемые ею в ответ на гормоны, факторы роста и другие средовые сигналы (Lam et al., 200б). Транскрипционные факторы FOXO играют роль белков супрессии опухолей (Huang, Tindall, 2006). Кроме того, FOXO опосредуют ответ на оксидативный и другие виды стресса, что зачастую связано с увеличением продолжительности жизни (Gian-nakou, Partridge 2004).

Функционирование Forkhead-белков в стресс-ответе клетки эво-люционно консервативно и обнаруживается уже у примитивных представителей эукариотов. Окислительный стресс у дрожжей регулирует экспрессию генов через транскрипционный комплекс Mcm1/Fkh2/Ndd1. Таким образом, уже у дрожжей Forkhead-белки (Fkh2) вовлечены в задержку клеточного цикла (на стадии G2/M), индуцированную окислительным стрессом (Shapira et al., 2004).

Как уже обсуждалось в предыдущем разделе, снижение активности инсулинового сигналинга увеличивает продолжительность жизни у червей, мух, мышей. Как оказалось, данный эффект обусловлен прежде всего снятием инсулинзависимого фосфорилиро-вания (подавления) активности РОХО (01аппакои е* а1., 2004).

Рассмотрим механизм системной регуляции активности РОХО (□ДР-16) у нематод. Рецептор инсулина йДР-2 функционирует первоначально в нервной системе. Мозаики, потерявшие Са&-2 в зародышевых клетках ДВ, дающих начало нейронам и эпидермису либо только в нейронах, являются долгожителями. Восстановление экспрессии Са^2 под действием нейрон-специфического промотера уменьшает продолжительность жизни мутантов Са&-2 до контрольного уровня. Удаление половых клеток также продлевает жизнь, причем это увеличение зависит от накопления йДР-16 в ядрах клеток кишечника. Активность же йДР-16 в нейронах обусловливает, кроме того, увеличение продолжительности жизни мутантов с1аМ6(-);с1аГ-2(—) только на 5—20 %. Однако индукция йДР-16 в кишечнике приводит к продлению жизни уже на 50— 60 %. Возможно, что йДР-16 тканеспецифично регулирует нижележащий сигнал или гормон. Поскольку сверхэкспрессия йДР-16 в одной ткани приводит к его сверхрегулированию в другой, то возможно, что это обусловлено подавлением агониста инсулинового рецептора, либо стимулированием его антагониста (ЫЫпа е* а1., 2003).