CC BY
29
e
Модулирование действия ядерных рецепторов и регуляция биотрансформации лекарств
С. Н. ЛАРИНА, Н. В. ЧЕБЫШЕВ, Е. В. ШИХ
Кафедра биологии и общей генетики ММА им. И. М. Сеченова, Москва
Modulation of Nuclear Receptor Action and Regulation of Medicines Biotransformation
S. N. LARINA, N. V. CHEBYSHEV, E. V. SHIKH
Chair of Biology and General Genetics, I. M. Sechenov Moscow Medical Academy, Moscow
Ядерные рецепторы являются транскрипционными факторами, которые играют важную роль в ходе эмбрионального развития, поддержании дифференцировки клеток, метаболизме. Лиганд-регулируемый ядерный PXR рецептор взаимодействует с разнообразными химическими лигандами и лекарственными препаратами и регулирует экспрессию генов, которые участвуют в метаболизме ксенобиотиков и лекарств. Строение этого рецептора обеспечивает связытание с широким спектром лигандов, которые могут действовать как агонисты или антагонисты. Изучение модуляции действия ядерных рецепторов важно для разработки лекарственных препаратов, регулирующих метаболизм, а также при изучении взаимодействия лекарств.
Ключевые слова: ядерные рецепторы, PXR рецептор, биотрансформация ксенобиотиков, CYP3A4 цитохром.
Nuclear receptors are transcription factors that are essential in embryonic development, cellular differentiation, metabolism . Ligand-regulated nuclear PXR receptor responds to diverse arrays of chemically distinct ligands , xenobiotics, drugs and regulates expression of the genes involved in xenobiotic and drug metabolism. The structural basis of the receptor provides interaction with a variety of ligands which are agonists or antagonists. Nuclear receptors researches are important for design of metabolism regulating drugs and in drug interaction studies.
Key words: nuclear receptors, PXR receptor, xenobiotic biotransformation, CYP3A4 cytochrome.
Ядерные рецепторы, участвующие лительных заболеваний) являются одними из на-
в индукции ферментов иболее часто используемых лекарств. Ряд ядерных
г . г рецепторов регулируют экспрессию генов биобиотрансформации ксенобиотиков ^
г трансформации ксенобиотиков и лекарств.
Ядерные рецепторы являются транскрипци- Структура ядерных рецепторов включает N-онными факторами, которые играют важную роль концевой активируемый домен и консервативные
в ходе эмбрионального развития, поддержании ДНК-связывающие и лиганд-связывающие доме-
дифференцировки клеток, метаболизме и клеточ- ны. Ядерные рецепторы, выполняющие ключевую
ной гибели. Нарушение сигнальной функции роль в регуляции биотрансфомации ксенобиоти-
ядерных рецепторов ведёт к болезням обмена ве- ков, функционируют как лиганд-зависимые транс-
ществ, таким как рак, бесплодие, ожирение, диа- крипционные факторы. После активации лиган-
бет; нарушениям пролиферации клеток. Гены дом происходит связывание со специфическими
ядерных рецепторов включают лиганд-зависимые последовательностями ДНК; т. н. распознаваемы-
и лиганд-независимые транскрипционные фак- ми элементами внутри регуляторной области проторы. Фармацевтические препараты-агонисты моторов соответствующих генов — мишеней. Каж-
или антагонисты ядерных рецепторов, такие как дый такой элемент состоит из последовательности
тамоксифен для эстрогенового рецептора, (ис- AGGTCA. Эта последовательность может при-
пользуемый в лечении рака молочной железы), сутствовать в виде одного элемента или двух тан-
тиазолидиндионы для рецептора PPAR-y (при ле- демных повторов в разных направлениях (прямом,
чении диабета 2 типа) или дексаметазон для глю- инвертированном или развёрнутом). Эти последо-
кокортикоидного рецептора (при лечении воспа- вательности обеспечивают связывание ядерных ре-
__________________________________________________ цепторов в виде мономеров, гомодимеров или гете© Коллектив авторов, 2009_________________________родимеров. Ряд ядерных рецепторов, в том числе и
PXR, образует гетеродимеры, которые могут свя-
Адрес для корреспонденции: 117105 Москва, Нагатинская ул., д. 3а.
Редакция журнала «Антибиотики и химиотерапия»
e
зываться с распознаваемыми участками ДНК и активировать экспрессию генов-мишеней [1]. Ли-ганд-связывающие домены имеют структуру, состоящую из 12 альфа-спиралей с центральным гидрофобным карманом, который непосредственно связывается с рядом гормонов, липидов, синтетических лигандов. Структура многих ядерных рецепторов при связывании с агонистами принимает чрезвычайно сходную активную конформацию в различных ядерных рецепторах [2]. Ядерные рецепторы активируют или подавляют экспрессию генов — мишеней через лиганд-зависимые взаимодействия с дополнительными белками, известными как коактиваторы и корепрессоры. Эти кофакторы образуют комплексы из многих субъединиц, которые локально модифицируют структуру хроматина и собирают транскрипционный механизм на промоторах генов [3]. Коактиваторы и корепрессоры распознают изменение конформации AF2 рецепторного участка ядерных рецепторов при связывании с лигандом. В ходе многочисленных исследований была выявлена центральная роль ядерных рецепторов, в качестве сенсоров различных липидов, образуемых в организме, и ксенобиотиков. Действие рецепторов может модулироваться с использованием соответствующих лекарственных препаратов, которые являются лигандами агонистами или антагонистами.
Примеры модулирования действий ядерных рецепторов с помощью лекарств
Тамоксифен стал первым селективным модулятором эстрогенового рецептора, который был разработан и использован для клинического применения при лечении рака груди [4]. Он проявляет себя как агонист или антагонист в зависимости от транскрипционных факторов, которые присоединяются к промотору и от строения распознаваемого ДНК- элемента в промоторе эстрогенового рецептора и состава клетки. Ралоксифен является другим классическим модулятором, который имел положительный защитный эффект в отношении костных тканей и антипролифера-тивное действие в отношении клеток опухоли молочной железы. Действие тамоксифена как агониста определяется через связывание рецептора с промотором, который не содержит классического ДНК-элемента эстрогеновых рецепторов. В ответ на лиганды изоформы эстрогеновых рецепторов ER-a и ER-в могут регулировать транскрипцию генов, связываясь со специфическими ERE элементами в промоторах генов-мишеней, либо путём связывания с другими транскрипционными факторами, действуя на определённые участки белков активаторов (АР-1) и (SP1) [5]. Связывание эстрогенового рецептора с соответ-
ствующим элементом ERE является, по-видимому, путём, через который эстрадиол модулирует транскрипцию гена, включает клеточную диффе-ренцировку. Взаимодействие эстрогенового рецептора с АР1 и SP1 участками белка -активатора, возможно, влияет на клеточную пролиферацию. Можно предположить, что эстрадиол опосредует дифференцировку и пролиферацию различными путями. При разработке селективных лигандов, целью является не только достижение селективности в отношении ERa и ERS, но также селективности для взаимодействия с ERE элементами (эстрадиол-индуцируемая дифференцировка) в противоположность взаимодействию с АР1 участкам (эстрадиол-индуцируемая пролиферация). Эта схема, тем не менее, ещё требует окончательного подтверждения.
Эффект комплекса тамоксифен — ERa противоположен эффекту комплекса тамоксифен — ERS [6]. Если комплекс ERa ингибирует пролиферацию, то ERS комплекс усиливает её. В таком случае присутствие ERS в клетках рака груди может значительно подавлять антипролифератив-ные эффекты тамоксифена. Транскрипционная активация опосредованная ER основана на подборе нескольких коактиваторов и ацетилирова-нии гистонов. Эстрогеновые рецепторы ER связанные с антагонистом, взаимодействуют с корепрессорами такими, как NCor1, NCor2, набором HDAC [7]. В клетках млекопитающих как тамоксифен, так и ралоксифен индуцируют подбор корепрессоров на промоторах генов — мишеней, однако в клетках эндометрия тамоксифен, но не ралоксифен действует подобно эстрадиолу, т. е. подбирает коактиваторы на некоторых генах. Эстрадиол-подобная активность тамоксифена в матке требует высокого уровня экспрессии коак-тиватора ядерного рецептора (N Co A1, также известного как коактиватор стероидного рецептора
1 (SRC1) [8]. При связывании рецептора с лигандом происходят определённые изменения конформации, которые препятствуют связыванию с коактиватором или способствуют взаимодействию с корепрессором.
Концепцию селективных модуляторов эстрогенового рецептора, по-видимому, можно обобщить в отношении других ядерных рецепторов. Возможно, для других членов суперсемейства ядерных рецепторов существуют лиганды, которые не являются только антагонистами, но также имеют тканеселективное фармакологическое действие (агонисты в одних тканях, антагонисты в других и смешанного действия в третьих). В случае эстрогенового рецептора, было показано противоположное действие тамоксифена в тканях грудных желез (антагонист) и матки (агонист). Действие тамоксифена зависело от условий взаи-модейстивя между ERa и специфическим коак-
Є
тивaтoрoм SRCl, кoтoрый приcyтcтвyeт в незна-читeльнo бoльшeм yрoвнe в клетках матки, чєм в клетках мoлoчныx жєлєз [8].
Ocoбoe мecтo в фaрмaкoлoгии ядерных рецеп-тoрoв занимают так называемые «oрфaнoвыe» ре-цeптoры. «Oрфaнoвыe» рeцeптoры oпрeдeлялиcь как рєцєпторьі, нє имєющиє эндогенных лиган-дoв. Oни мoдyлирyют дeйcтвиe других ядерных рeцeптoрoв и, cлeдoвaтeльнo, мoгyт измєнять hx фaрмaкoлoгичecкyю aктивнocть. Эти рєцєпторьі choco6h^i cвязывaтьcя c ^е^б^тками или эн-дoгeнными лигандами.
В нестарых cлyчaяx были найдены стецифи-чecкиe лиганды для oрфaнoвыx рeцeптoрoв. Первыми клoнирoвaнными рeцeптoрaми (например, ER, GR и TR) являются рецепторы для гидрoфoб-ных гoрмoнoв, кoтoрыe cвязывaются c выcoкoй аффи^^ью и cпeцифичнocтью. Бoльшинcтвo oрфaнoвыx рeцeптoрoв, для кoтoрыx были найденої лиганды (например, PXR PPAR, CAR и т. д.) cвязывaются c этими мoлeкyлaми c низкoй аф-финнocтью и ширoкoй cпeцифичнocтью. Для то-то, чтобы различать их c клaccичecкими вы^га-аффинными и стецифичными рeцeптoрaми такими, как рецепторы cтeрoидныx и тирeoпдныx гoрмoнoв, эти рецепторы называют (ратематри-вают как) ceнcoры, т.к. их функция заключается в регуляции oпрeдeлённoгo физиoлoгичecкoгo co-cтoяния oргaнизмa (например, кoличecтвa жирных киcлoт пли xoлecтeрoлa) и тон^й регуляции гoмeocтaзa [5]. Изучение cвoйcтв ядeрнoгo рецеп-тoрa PXR и пoдбoр cooтвeтcтвyющиx лигaндoв пoзвoлит рeгyлирoвaть прoцeccы мeтaбoлизмa кceнoбиoтикoв и взaимoдeйcтвия лeкaрcтв.
Роль PXR в биотрансформации ксенобиотиков и регуляция его активности
Ядерный прегнан X рецептор (PXR; NRlI2, также известный как SXR и PAR [9]) является члежм ceмeйcтвa ядерных рeцeптoрoв — лиганд-зaвиcимыx фaктoрoв трaнcкрипции и ключевым рeгyлятoрoм гeнoв, вoвлeчённыx в мeтaбoлизм кceнoбиoтикoв и эндoбиoтикoв. Считаго^, чтo PXR вы^лтет функцию выявления эндогенных прeгнaнoв [lO], ho в пocлeдcтвии eгo cтaли ра^ cмaтривaть как центральный рeцeптoр ^е^бто-1^^, oтвeчaющий на мнoгиe лекарственные вещества. PXR фyнкциoнирyeт как гeтeрoдимeр c рeтинoeвым X рeцeпторoм а (RXRa) и cвязываeт-cя c различными рacпoзнaвaeмыми элементами (прямыми авторами DR-З, DR-4, DR-5 и развёрнутыми наружу авторами ER-б, ER-8) в ^o-мoторныx oблacтяx ге^в-мишеней. Eгo умеренная ocнoвнaя актив^сть и пoвышeниe регуляции трaнcкрипции oпocрeдyeтcя пoдбoрoм ^актива-торoв ceмeйcтвa p 160 [например, кoaктивaтор
стероидного рецептора (SRC)]. Подавление генной экспрессии включает физический контакт с корепрессорами транскрипции.
PXR рецептор экспрессируется преимущественно в печени и активируется разнообразными лигандами, которые способны индуцировать экспрессию генов CYP450, играющих ключевую роль в метаболизме лекарств [11]. К соединениям, индуцирующим CYP450 относятся фенобарбитал, рифампицин, дексаметазон, нифедипин, таксол, гиперфорин и другие. PXR регулирует активность генов I фазы метаболизма лекарств (CYP3A4, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9), карбокси-эстеразы, дегидрогеназы, а также ферментов, участвующих в образовании гема [11]. PXR является главным регулятором экспрессии CYP3A4, который метаболизирует более 50% лекарств. PXR также контролирует экспрессию генов фазы
II метаболизма, кодирующих UPD-глюкуроно-зилтрансферазы и глутатион^-трансферазы, а также белки III фазы выведения, такие как белок множественной устойчивости 1 к лекарствам и белок множественной устойчивости 2. Таким образом, PXR является важным и эффективным регулятором экспрессии генов, участвующих во всех фазах метаболизма и экспрессии лекарств.
PXR также активируется различными эндогенными лигандами, включая прегнаны, жёлчные кислоты, гормоны и витамины [10]. В ответ на жёлчные кислоты и оксистеролы PXR регулирует экспрессию генов, участвующих в метаболизме и транспорте жёлчных кислот, включая CYP7A, Oatp2 и 3-гидрокси-3-метилглутарилко-фермент-А синтетазы. Эти данные и последующие исследования на животных моделях с холес-татической болезнью печени установили, что PXR играет решающую роль в гомеостазе холестерина и защищает ткани от потенциально токсических эндобиотиков [12].
Подобно большинству членов суперсемейств ядерных рецепторов PXR содержит ДНК-связы-вающий участок (DBD), связанный через гибкий «шарнирный» участок с лиганд-связывающим доменом (LBD), который содержит область с функцией лиганд-зависимой активации (AF-2). ДНК-связывающие участки проявляют высокую консервативность у различных видов животных, более чем 90% сходства внутри DBD. Однако в отличие от большинства других ядерных рецепторов лиганд-связывающие участки LBD PXR различных видов значительно различаются. Например, изоформы PXR млекопитающих имеют менее 80% сходства последовательностей внутри LBD. Профиль активации PXR различными лигандами соответствует активации цитохромов CYP3A. При этом, чем ближе структурное сходство PXR разных видов, тем более сходен профиль активации различными лигандами рецеп-
Є
торов PXR и соответствующих цитохромов. Хотя каждый из этих PXR является «неразборчивым» в связывании с лигандами (отвечая на соединения различные по размеру, форме, химическому составу), PXR определённого вида животных является относительно специфическим [13].
Взаимодействие с другими ядерными рецепторами
Функциональная активность PXR перекрывается с активностью CAR (конститутивный андро-становый рецептор) по связыванию с лигандами и активацией генов. PXR является центральным регулятором генов CYP3A [10], тогда как CAR взаимодействует с ДНК-элементами, расположенными на генах CYP2B [14]. В 2000 г. L. B. Moore с соавторами [15] показали, что оба рецептора могут быть активированы некоторыми одинаковыми ксенобиотиками и эндобиотиками, включая рифампицин и фенобарбитал. Затем было показано, что CAR и PXR имеют общие ДНК-связываю-щие участки, PXR может активировать экспрессию CYP2B генов, используя те же регуляторные элементы, что и CAR, и наоборот CAR, может регулировать CYP3A гены [16]. Таким образом, PXR и CAR работают согласованно, связываясь с одинаковыми лигандами и регуляторными элементами. Недавние исследования показали, что PXR, CAR и функционируют совместно, регулируя экспрессию различных генов-мишеней, играющих центральную роль в метаболизме лекарств и глю-конеогенезе [17].
PXR может также индуцировать недостаточность витамина D, метаболизма Са и заболевания костей благодаря способности взаимодействовать с ДНК-элементами, которые связываются с рецептором витамина D. Рецептор витамина D (VDR) также является членом суперсемейства ядерных рецепторов. Связываясь с соответствующими распознаваемыми ДНК-элементами, он регулирует экспрессию генов-мишеней, которая приводит к различным физиологическим эффектам, включая метаболизм кальция, костный метаболизм, рост клеток, образование ренина и инсулина. В условиях избытка витамина D рецептор VDR индуцирует его разрушение, усиливая экспрессию соответствующего цитохрома CYP24 [18]. Длительное использование противоэпилеп-тических препаратов и ряда лекарств, таких как рифампицин, карбамазепин, глюкокортикоидов и противовирусных препаратов приводит к нарушению костной минерализации. Общим свойством этих препаратов является способность индуцировать цитохромы печени, связываясь с PXR как лиганды. PXR имеет 60% гомологии в аминокислотной последовательности ДНК-связываю-щего участка с ДНК-связывающим участком ре-
цептора витамина Б — VDR. Это позволяет PXR рецептору связываться с соответствующими генами-мишенями VDR, в том числе и СУР 24, что приводит к разрушению витамина Б. Кроме того, было показано, что лиганд-связывающие домены VDR и PXR имеют 37% идентичности и литихо-левая кислота и её производные являются активаторами как VDR, так и PXR. Таким образом, активаторы PXR влияют на экспрессию СУР 24, контролируемую VDR. Длительное применение ряда препаратов — лигандов PXR могут усиливать разрушение витамина D, приводя к его недостаточности и нарушению метаболизма в костной ткани.
Связывание с лигандами определяет структура РХИ
PXR у различных видов связываются с широким спектром эндогенных и экзогенных лигандов, различающихся по химическому строению. PXR активируется путём непосредственного связывания лигандов внутри лиганд-связывающей полости в рецепторе [9]. Агонисты PXR включают природные и синтетические стероиды, такие как 5в-прегнан-3,20 дион и эстрадиол и ксенобиотики, подобные холестерол понижающему препарату ловастатину и SR12813 [19], и противораковым лекарствам тамоксифену и таксолу, антибиотику рифампицину, и активному компоненту экстракта зверобоя — гиперфорину. Эти лиганды широко варьируют по форме, химическим свойствам и имеют массу от 250 до более 800 Da [11]. Ядерные рецепторы PXR имеют настолько широкий спектр связывания с лигандами, какого нет ни у одного другого ядерного рецептора [9]. Кристаллографическое изучение строения PXR выявило новый участок (вставку) в LBD наряду с большим и вместительным «карманом» для связывания [13]. Эти структуры позволяют объяснить как ви-доспецифичность, так и широкий спектр связывания рецепторов. В настоящее время определены кристаллические структуры LBD PXR в различных состояниях: несвязанном (апо-) состоянии, в комплексе с активирующими лигандами и фрагментами корегуляторов транскрипции. Опубликованные данные включают LBD PXR, связанный с SR 12813, LBD PXR в присутствии и при отсутствии пептида коактиватора SRC-1, в комплексе с гиперфорином и антибиотиком рифампицином [11]. Подобно другим ядерным рецепторам лиганд-связывающий домен LBD PXR рецептора состоит из 12 а-спиралей, которые укладываются, образуя гидрофобный карман в структуре белка. Однако LBD PXR имеют несколько уникальных характеристик, которые отличают его от других членов суперсемейства ядерных рецепторов. Объём лиганд-
Є
связывающего кармана составляет более 1300А3, что значительно больше, чем лиганд-связываю-щие карманы других ядерных рецепторов. Большой объём достигается присутствием двух дополнительных цепочек в-складчатого листа, которых нет у других ядерных рецепторов. Кроме того, LBD PXR имеет уникальную гладкую эллиптическую форму. Сочетание большого объёма и гладкой формы, по-видимому, обеспечивает широкую субстратную специфичность PXR [18].
Способность центральных областей LBD PXR изменять конформацию является определяющей для связывания с соединениями различного размера и формы. Недавние данные о строении PXR в комплексе с большим макролидным антибиотиком рифампицином показали важность этого свойства гибкости в связывании рецептора с лигандом. Когда в 2001 г. впервые сообщалось о апо структуре LBD PXR, было показано, что рецеп-тор-связывающий карман хотя и является большим, всё же недостаточно велик для связывания PXR — агониста рифампицина [13]. Последующее изучение структуры комплекса PXR — рифампи-цин показало, что три области LBD изменяют свою упорядоченность, создавая пространство, необходимое для связывания с агонистом размером 823 Da. Это изменение конформации позволяет расширяться лиганд-связывающему карману от 1280А3 по объёму при образовании комплекса с SR12813 до более чем 1600А3 в комплексах с другими соединениями [11].
Выделяют шесть аминокислотных остатков, которые постоянно вовлечены в связывание с лигандом во всех структурах LBD PXR, которые определены на сегодняшний день: три полярных остатка (Мй-243, Тгр-299, Phe-420). Направленное (детерминированное) разнообразие в связывании, проявляемое различными видами PXR, может быть частично обусловлено изменениями в этих аминокислотных остатках, участвующих в связывании с лигандами. Например, остатки ОІП-285, НІ8-407 и Ме1-243 не сохраняются в PXR мыши. Этот рецептор проявляет меньшую степень разнообразия в связывании и не проявляет или имеет минимальную активность в отношении SR12813, гиперфорина или рифампицина. Подобная тенденция наблюдается в отношении PXR рыбки Danio гегіо. Анализ аминокислотных последовательностей PXR млекопитающих показывает, что наибольшее сходство обнаруживается между рецепторами человека и макаки-резус (96%). Проявляется консервативность тех же самых шести аминокисл отных остатков и оба рецептора взаимодействуют практически с теми же самыми соединениями [20]. Движущей силой в формировании свойств PXR, по-видимому, являются различия в диете разных видов животных и человека. Жёлчные кислоты служат основными
лигандами, oбecпeчивaющими эвoлюцию PXR в cтoрoнy увеличения рaзнooбрaзия cвязывaния.
Были влученії мутантные варианты c точечными мутациями PXR, в ^торих были заменены различные aминoкиcлoты. Нестарые из этих мутаций привoдят к првьттттению ocнoвнoгo yрoвня активации [11] рeцeпторoв, что привoдит к стабилизации cвязывaния c кoaктивaторoм и увеличению ocнoвнoй тра^^ниц^н^й активісти. В других cлyчaяx структурные изменения в результате мутаций нарушали cвязывaниe рецептора c кoрeпрeccoрoм пли уживали cвязь c таактива-торoм. Haпрoтив, нестарые мутации ^вышали cвязывaниe c кoрeпрeccoрoм пли шижали cвязы-вание c кoaктивaторoм, привoдя к чaстичнoй пли пoлнoй готере ocнoвнoй (бaзoвoй) aктивнoсти. Наряду c пoлyчeниeм мутантных вариантов PXR, к нaстoящeмy времени для PXR чeлoвeкa выявле-ho 55 аллельных вариантов и три ocнoвныx варианта, вoзникaющиx при aльтeрнaтивнoм cnra^ cnHTe [18]. Принимая вo внимание различные yрoвни экcпрeccии вcex этих изoфoрм PXR, а также их различный трaнcкрипциoнный пoтeнциaл, мoжнo oжидaть oгрoмнoгo рaзнooбрaзия yрoвня экcпрeccии тетов-мишеней и cooтвeтствyюшиx индивидуальных различий активации гетов 6ho-трaнcфoрмaции кceнoбиoтикoв.
Гетеродимеризация с RXR
Пoдoбнo мнoгим другим ядерным рецепторам PXR кoнтрoлирyeт трaнcкрипцию в качестве гeтeрoдимeрa c рeтинoидным X рeцeптoрoм RXRa, что так же мoжeт cлyжить дoпoлнигeль-ным yрoвнeм регуляции. PXR cвязываeтcя, no меньшей мере, c четырьмя различными элементами ДН^ включая как прямые, так и инверти-рoвaнныe пoвторы. Нестарые другие рецепторы, кoторыe oбрaзyют гeтeрoдимeры c RXRa, также иcпoльзyют как прямые DR, так и развернутые (ER — everter repeat) ДHK-элeмeнты. K ним oтнocятcя CAR, рецептор витамина D, рецептор тирeoиднoгo гoрмoнa [21].
Pem^^^m X рецептор (RXR), кoторый также является члежм cyпeрceмeйствa ядерных рeцeпторoв, cлyжит oбщим пaртнёрoм при oбрa-зoвaнии гeтeрoдимeрoв c грyппoй других ядерных рeцeпторoв. Гeтeрoдимeры cвязывaютcя c ДН^ элементами целевых гeнoв и активируют их эго-прeccию [22]. М^точи^ен^и иccлeдoвaния пocлeдниx лет выявили центральную рoль этих гeтeрoдимeрoв как ceнcoрoв различных экзo- и эндогенных липпдoв. Партнёрами RXR рецептора мoгyт cлyжигь такие ядерные рецепторы, как RARa, RARS, RARy, VDR-рецептор витамина D, TRa и TRS (рецепторы тирeoпдныx гoрмoнoв), PPARa, PPARy, а также рецепторы ^е^б^ти-тав CAR и PXR. Лекарственные cрeдства, гато-
рые взаимодействуют с RXR и его партнёрами используются для лечения рака, дерматологических болезней, нарушений эндокринной системы и в лечении метаболического синдрома
Ядерные рецепторы, которые взаимодействуют с RXR, образуя гетеродимеры, могут быть функционально разделены на пермиссивные и непермиссивные. Гетеродимеры, образуемые RXR и пермиссивными рецепторами (например PPAR, LXR, FXR), могут активироваться агонистами, действующими как на RXR, так и на рецептор-партнёр [1]. Например, RXR-PPAR гетеродимер может активироваться агонистами RXR и PPAR независимо или совместно, вызывая синергическую активацию. Напротив, гетеродимеры RXR, которые содержат непермиссивные партнёры (например, рецептор витамина D и рецептор тиреоидного гормона), могут активироваться только агонистами рецептора-партнёра, но не агонистами RXR. Пермиссивные партнёры служат рецепторами для липидов, поступающих с пищей, и могут активировать RXR для установления постоянного уровня экспрессии ферментов метаболизма и транспортёров. Непермиссивные партнёры функционируют, прежде всего, как рецепторы гормонов и могут ингибировать активацию RXR, для того чтобы взять соответствующие целевые гены под строгий гормональный контроль. В этом случае небольшое изменение концентрации гормона существенно изменит уровень экспрессии целевого гена, что необходимо в физиологии эндокринной системы.
Способность агонистов RXR регулировать целевые гены многих пермиссивных партнёров позволяет предположить, что in vivo такие соединения могут иметь фармакологическое применение как общие агонисты нескольких важных путей метаболизма [19]. Делеция RXR у мышей в печени приводит к нарушениям путей метаболизма, регулируемых гетеродимерами RXR, что указывает на центральную плейотропную роль RXR [23].
Лигандом RXR рецептора являются 9-цис ре-тиновая кислота (селективные лиганды RXR называют «рексиноиды» (rexinoids)). Возможность
ЛИТЕРАТУРА
1. Shulman A. I., Mangelsdorf D. J. Retinoid X receptor heterodimers in the metabolic syndrome. N Engl J Med 2005; 353: 604—615.
2. Greschic H, Moras D. Structure — activity relationship of nuclear receptor — ligand interactions. Curr Top Med Chem 2003; 3: 1573—1599.
3. Hermanson O., Glass C. K., Rosenfeld M. G. Nuclear receptor coregulators: multiple modes of modification. Trends Endocrinol Metab 2002; 13: 55—60.
4. Jordan V. C. Antioestrogens and selective oestrogen receptor modulators as multifunctional medicines. Clinical considerations and new agents. J Med Chem 2003; 46: 1081—1111.
5. Gronemeyer H, Gustafson J. A., Laudet V. Principles for modulation of the nuclear receptor superfamily. Nature Rev Drug Discovery 2004; 3: 950—964.
6. Liu M. M. et. al. Oppossing action of estrogen receptors a and в on cyclin D1 gene expression. J Biol Chem 2000; 277: 24353—24360.
модулирования активности RXR гетеродимеров с помощью этих соединений является очень перспективной. Например, действуя на РPARy — RXR гетеродимер рексиноиды повышали чувствительность к инсулину на модельных объектах у грызунов при инсулиннезависимом диабете [5]. Исходный рексиноид бексаротен (LGD 1069) давал значительные побочные дефекты, но недавно синтезированные рексиноиды повышали чувствительность к инсулину и имели значительно меньше побочных эффектов
Наряду с ретиноидами, рексиноиды также проявляют противораковую активность. Они могут использоваться либо отдельно как при лечении кожной Т-клеточной лимфомы [5] и как общие агонисты RAR-RXR комплекса алитретиноин (9-цис ретиноевая кислота) для лечения саркомы Капоши. Обсуждается роль рети-ноидов и рексиноидов как кандидатов для предупреждения различных видов рака.
Заключение
Ядерный прегнан X рецептор PXR является ключевым рецептором ксенобиотиков, отвечающим на многие лекарственные вещества. Этот ли-ганд-регулируемый транскрипционный фактор регулирует экспрессию ферментов и белков-транспортеров разных фаз биотрансформации ксенобиотиков. Взаимодействие с лигандами агонистами или антагонистами позволит регулировать экспрессию соответствующих генов-мишеней. Изучение ядерных рецепторов раскрывает молекулярные и физиологические основы для разработки нового класса фармакофоров и позволяет предвидеть нежелательные вредные эффекты взаимодействия лекарств. Для этой цели используются различные подходы, включая скрининг химических соединений, изучение структуры лиганда и рецептора, исследования путей регуляции активности ядерных рецепторов, создание каталога ядерных рецепторов их экспрессии и функ-ц^н^ования^^^! Receptor Signaling Atlas (www. nurse. org)).
7. Shang Y., Hu X., Di Renzo J. et al. Cofactor dynamics and sufficiency in estrogen receptor-regulated transcription. Cell 2000; 103: 843—852.
8. Shang Y., Brown M. Molecular determinants for the tissue specificity of SERMs. Science 2002; 295: 2465—2468.
9. Kliewer S. A., Goodwin B., Wilson T. M. The nuclear pregnane X receptor: a key regulator of xenobiotic metabolism. Endocr Rev 2002; 23: 687—702.
10. Kliewer S. A., Moore J. T., Wade L. et al. An orphan nuclear receptor activated by pregnanes defines a novel steroid signaling pathway. Cell 1998; 92: 73—82.
11. Orans J., Teotico D. J., Redinbo M. R. The nuclear xenobiotic receptor Pregnane X Receptor: recent insights and new challenges. Mol Endocrinol 2005; 19: 2891—2900.
12. Sonoda J., Chong L. W., Downes M. et al. Pregnane X receptor prevents hepatorenal toxicity from cholesterol metabolites. Proc Natl Acad Sci USA 2005; 102: 2198—2203.
Є
13. Watkins R. E, Wisely G. B., Moore L. B. et al. The human nuclear xeno-biotic receptor PXR: structural determinants of directed promiscuity.
Science 2001; 292: 2329—2333.
14. Honkakoski P., Negishi M. Characterization of a phenobarbital-respon-sive enhancer module in mouse P450 Cyp2bl0 gene. J Biol Chem 1997; 272: l4943—l4949.
15. Moore L. B., Parks D. J., Jones S. A. et al. Orphan nuclear receptors, constitutive androstane receptor and pregnane X receptor share xenobi-otic and steroid ligands. J. Biol Chem 2000; 275: 15122—15127,
16. Xie W., Barwick J. L., Simon C. M. et al. Reciprocal activation of xeno-biotic response genes by nuclear receptors SXR/PXR and CAR. Genes Dev 2000; 14: 3014—3023.
17. Kodama S., Koike C., Negishi M., Yamomoto Y. Nuclear receptors Car and PXR cross talk with FOXO1 to regulate genes that encode drug-metabolizing and gluconeogenic enzymes. Mol Cell Biol 2004; 24: 7931—7940.
18. Saradhi M., Kumar N., Reddy R. C., Tyagi R. K. Pregnane and xenobiotic receptor (PXR): a promiscuous xenosensor in human health and disease. JER 200б: 10: 1: 1—12,
19. Lehmann J. M., Mckee D. D., Watson M. A. et al. The human orphan nuclear receptor PXR is activated by compounds that regulate CYP3A4 gene expression and cause drug interactions. J Clin Invest 1998; 102: 1016-1023.
20. Moore L. B., Maglich J. M., McKee D. D. et al. Pregnane X receptor (PXR), constitutive androstane receptor (CAR), and benzoate X receptor (BXR) define three pharmacologically distinct classes of nuclear receptors. Mol Endocrinol 2002; 16: 977—986.
21. Drocourt L., Ourlin J. C., Pascussi J. M. et al. Expression of
CYP3A4, CYP2B6, and CYP2C9 is regulated by the vitamin D
receptor pathway in primary human hepatocytes. J Biol Chem 2002; 277: 25125—25132.
22. Mangelsdorf D. G. , Evans R. M. The RXR heterodimers and orphan receptors. Cell 1995; 83 : 841—850.
23. Wan Y. J., An D., Cai Y. et al. Hepatocyte-specific mutation establishes retinoid X receptor alpha as a heterodimeric integrator of multiple physiological processes in the liver. Mol Cell Biol 2000; 20: 4436—4444.
—Ф
