Автореферат: Роль аполипопротеина А-I и аполипопротеина Е в регуляции биосинтеза белка и нуклеиновых кислот в культуре нормальных и опухолевых гепатоцитов

Для выяснения закономерностей в регуляции экспрессии генов, связанных с усилением биосинтеза белка, были проведены исследования в двух независимых парах стероидных гормонов. Первая пара представляет гормоны пучковой зоны коры надпочечников. Это кортизол и его восстановленная форма - тетрагидрокортизол. Разница между ними заключается в том, что у последнего гормона 4-3-кетогруппа А-кольца восстановлена. Гидроксил в 3-м положении ТГК находится в транс-позиции. Вторая пара гормонов - прогестерон и прегненолон. По структуре А-кольца первый гормон полностью соответствует кортизолу, а второй - тетрагидрокортизолу, только оксигруппа в 3-м положении у прегненолона находится в цис-позиции.

Проведены нами исследования показали, что в паре кортизол - тетрагидрокортизол только комплекс апоА-I-ТГК значительно усиливал скорость биосинтеза белка в гепатоцитах по сравнению с контролем (табл. 2). Кортизол, комплекс апоА-I-кортизол и ТГК не вызывали достоверных изменений по сравнению с контролем.

липопротеин стероидный гормон флуоресценция

Таблица 2. Изменение скорости биосинтеза белка в гепатоцитах крыс (M±m)

* - достоверное различие по сравнению с контролем (р < 0,001).

# - достоверное различие по сравнению с комплексом апоА-I-ТГК (р < 0,05).

Результаты в паре прогестерон - прегненолон оказались схожими, биологической активностью обладал комплекс апоА-I-прегненолон, который имеет восстановленную окси группу в А кольце, он значительно усиливал биосинтез белка, тогда как комплекс апоА-I-прогестерон не изменял скорость включения 14С-лейцина по сравнению с контролем (табл. 3).

Таблица 3. Изменение скорости биосинтеза белка в гепатоцитах крыс (M±m)

* - достоверное различие по сравнению с контролем (р < 0,001).

# - достоверное различие по сравнению с комплексом.

апоА-I- прегненолон (р < 0,001).

Сами прогестерон и прегненолон также не вызывали достоверных изменений по сравнению с контролем.

Проведенные исследования говорят о том, что в комплексе с апоА-I биологической активностью обладает не только восстановленная форма кортизола - тетрагидрокортизол, но и соответствующий ему по структуре А-кольца прегненолон. Считаем, что в повышении скорости биосинтеза белка в гепатоцитах принципиально важную роль играет восстановленная 4-3-кетогруппа стероидных гормонов.

Ранее уже было показано, что комплекс апоА-I с тетрагидрокортизолм обладает биологической активностью, которая заключается в усилении экспрессии генов и увеличении скорости биосинтеза ДНК, РНК и белка. Исходя из литературных данных о регуляторных эффектах апоЕ, мы предположили, что этот белок может играть роль отрицательной обратной связи в данном механизме усиления биосинтеза белка и нуклеиновых кислот. Проведенные нами исследования показали, что апоЕ полностью подавлял повышение биосинтеза ДНК, РНК и белка, вызванное действием комплекса апоА-I- ТГК (табл. 4).

Таблица 4. Изменение скорости биосинтеза ДНК, РНК и белка в гепатоцитах (M±m)

* - достоверное различие по сравнению с контролем (р < 0,01).

# - достоверное различие по сравнению с комплексом апоА-I - ТГК (р < 0,01).

В отсутствии комплекса апоА-I-ТГК в среде инкубации апоЕ не оказывал влияния на биосинтез белка и РНК, но снижал скорость включения меченого тимидина в ДНК в 1,6 раза по сравнению с контролем.

Таким образом, между комплексом апоА-I-ТГК и апоЕ существуют конкурентные взаимоотношения. Они проявляются в том, что комплекс апоА-I-ТГК усиливает синтез ДНК, РНК и белка в гепатоцитах, в то время как апоЕ полностью снимает эффект комплекса.

В НИИ биохимии СО РАМН было показано, что клетки Купфера фагоцитируя продукты клеточной деградации, кооперативно с помощью рецептор-опосредованного эндоцитоза захватывают ЛПВП3 и стероидные гормоны. ЛПВП3 во вторичных лизосомах подвергаются дезинтеграции с образованием апоА-I, а стероидные гормоны восстанавливаются при участии - и -редуктаз с образованием тетрагидросоединений. Полученные продукты образуют биологически активный комплекс, который сначала попадает в интерстициальное пространство, а затем в ядра гепатоцитов, где и усиливает экспрессию генов.

Мы изучали этот процесс на культуре клеток асцитной гепатомы Эрлиха. Полученные данные показали, что добавление ЛПВП и кортизола увеличивала скорость биосинтеза белка в сокультуре клеток асцитной гепатомы и опухолевых макрофагов (табл.5). Добавление ЛПВП и кортизола в культуру без прилипающих клеток не вызывало достоверных изменений по сравнению с контролем. Что подтверждает данные, полученные ранее на нормальных клетках Купфера (Усынин И.Ф. 1996). У нас была задача изучить роль апоЕ в данном механизме, предположительно, он должен играть роль отрицательной обратной связи, снимая биологический эффект комплекса апоА-I-тетрагидрокортизол образованного в макрофагах. Полученные данные показали - апоЕ действительно ингибировал эффект комплекса апоА-I-ТГК (табл. 5).

Таблица 5. Изменение скорости биосинтеза белка в клетках асцитной гепатомы Эрлиха (M±m)

* - достоверное различие по сравнению с группой 1 (р < 0,05).

# - достоверное различие по сравнению с группой 2 (р < 0,05).

Мы провели аналогичное исследование еще на одном стероиде-прогестероне. Предположительно в макрофагах окси группа в А кольце прогестерона может восстанавливаться с образованием предшественника прогестерона - прегненолона, который в свою очередь образует комплекс с основным компонентом ЛПВП - апоА-I. Этот комплекс и должен усиливать экспрессию генов в клетках гепатомы. Полученные данные показали увеличение скорости биосинтеза белка в сокультуре под действием ЛПВП и прогестерона (табл. 6).

Добавление ЛПВП и прогестерона в культуру клеток гепатомы Эрлиха без прилипающих клеток не вызывало эффекта. Инкубация клеток в присутствии ЛПВП, кортизола и апоЕ также не оказывало эффекта на изменение биосинтеза белка.

Таблица 6. Изменение скорости биосинтеза белка в клетках асцитной гепатомы Эрлиха (M±m)

* - достоверное различие по сравнению с группой 1 (р < 0,05).

# - достоверное различие по сравнению с группой 2 (р < 0,05).

Таким образом, на культуре асцитной гепатомы Эрлиха было показано, что в процессе образования биологически активного комплекса ключевая роль принадлежит макрофагам, что подтверждается серией работ выполненных в Институте биохимии под руководством академика РАМН Панина Льва Евгеньевича (Панин Л.Е., 1998). Аполипопротеин Е принимает участие в подавлении биологических эффектов комплекса аполипопротеина А-I с тетрагидрокортизолом и, предположительно, комплекса аполипопротеина А-I с прегненолоном в культуре клеток асцитной гепатомы Эрлиха.

Заключение

1. Липопротеиновые фракции плазмы крови образуют комплексы со стероидными гормонами и их метаболитами за счет белковых компонентов. Одним из главных таких белков является аполипопротеин А-I.

2. Комплексы аполипопротеина А-I с тетрагидрокортизолом и с прегненолоном обладают высокой биологической активностью, усиливая скорость биосинтеза белка в гепатоцитах крыс.

3. Аполипопротеин Е принимает участие в подавлении эффектов комплексов аполипопротеина А-I с тетрагидрокортизолом и аполипопротеина А-I с прегненолоном в гепатоцитах крыс.

4. На модели асцитной гепатомы Эрлиха показано, что опухолевые макрофаги играют ключевую роль в образовании биологически-активных комплексов аполипопротеина А-I со стероидными гормонами, которые в свою очередь увеличивали скорость биосинтеза белка в клетках асцитной гепатомы.

5. Аполипопротеин Е подавляет биологическую активность комплекса апоА-I, что отражалось в снижении скорости биосинтеза белка в культуре клеток асцитной гепатомы Эрлиха.

Литература

1. Суменкова Д.В., Князев Р.А., Гуща Р.С., Поляков Л.М., Панин Л.Е. Влияние комплекса тетрагидрокортизола и аполипопротеина А-I на метаболические характеристики изолированных гепатоцитов// Тез.докл. I Съезда физиологов СНГ. Сочи -2005.-с.216.

2. Л.М. Поляков, Р.А. Князев, Д.В. Суменкова, Л.Е.Панин Анализ взаимодействия липопротеинов и стероидных гормонов// Сибирский Консилиум.-2006.-№7(54).-с.20-24.

3. Л.Е. Панин, Р.А. Князев, Д.В. Суменкова, Р.С. Гуща, Л.М. Поляков Роль аполипопротеина Е в регуляции биосинтеза белка и нуклеиновых кислот в культуре гепатоцитов крыс// Бюллетень Сибирского отделения РАМН.-2007.-123.-№1.-с.63-66.