Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Например, амннокислотные замены в участках а- нли 1)-цепей, отвечающих за контакт между четырьмя полипептидами, могу~ нарушать взаимодействие между генами, необходимое лля кислородного обмена. В результате возникает относительный недостаток кислорода в тканях, который компенсируется лишь за счет увеличения числа эрнтроцитов. В этих случаях мутации домннантны, поскольку для обеспечения нормальной функции белок должен вступить в контакт с другим белком, который кодируется своим собственным аллелем. Возникающая в результате мутации аминокислотная замена располагается в сайте, ответственном за это взаимодействие. Аналогичные в функциональном отношении аминокнслотные замены вполне могут быть причиной других доминантных мутаций.
Г1атофизиологня этой группы заболеваний изучена на примере острой перемежающейся порфирии. Многие больные, у которых понижена активность порфобилиноген-дезаминазы, не страдают характерными для порфирии болями в области живота и нейропатией. Появление этих симптомов наблюдается прн повышенной активности синтетазы б-аминолевуленовой кислоты (АЛК), первого фермента на пути биосинтеза порфирина, который определяет скорость всего процесса. Существовало мнение, что первичным нарушением при острой перемежающейся порфирии является как раз нарушение регуляции, приводящее к избыточному синтезу этого фермента.
Биосинтез синтетазы АЛК индуцируется многими препаратами, например барбитуратом, стероидными гормонами и т. д., и в норме репрессируется конечным продуктом синтеза — гемом. Последний агап биосинтеза гема катализируется ферментом уропорфнрнноген-сннтетазой. Прн острой перемежающейся порфирии уровень фермента понижен, что приводит к снижению синтеза гема и в свою очередь к повышению активности АЛК-синтетазы. Вдвое сниженная активность фермента в этом случае недостаточна для нормального функционирования всей цепи биосннтеза, особенно в условиях стимуляции препаратами типа барбитуратов. В отличие от многих других ферментативных нарушений прн острой перемежающейся порфирии мутация нарушает реакцию, которая играет ключевую роль во всем бносинтетическом пути. Вполне возможно, что другие химические агенты и метаболиты также способны влиять на этот путь биосинтеза. Такое допущение делает понятным тот факт, что лишь у некоторых людей с пониженным уровнем фермента развиваются симптомы заболевания.
Кроме того, сам принцип репрессии используется для терапии заболевания. Больным вводят гематин, который служит источником гема и ингибируез АЛК-сннтетазу. Было показано„что снижение активности АЛК-сннтетазы коррелирует с улучшением состояния больных. Повышенная ферментативиая активность при яадагре.
При довольно редко встре- 122 4. Действие генов чающейся доминантной разновидности подагры наблюдается повышение активности фосфорибознл-пирофосфат — трансферазы. Это связано со структурным изменением в молекуле фермента [9903. Аномальный фермент отличается от нормального по иммунологическим и электрофоретическим характеристикам. Вполне возможно, что первичное нарушение затрагивает непосредственно структуру фермента. 4.6.4. Мутации рецепторов Рецепторы. На поверхности клеточной мембраны имеется множество рецепторов для гормонов, нейромедиаторов и лекарственных препаратов. Должно существовать множество различных мутаций, нарушающих работу белков-рецепторов [293. Однако к настоящему времени детально охарактеризованы лишь две группы таких мутаций.
К первой относятся те из них, которые сцеплены с Х-хромосомой и приводят либо к неспособности клеточной поверхности связывать дигидротестостерон, либо к неспособности активировать сайты связывания гормона в ядре. Другая группа мутаций затрагивает функцию связывания клетками комплекса холесгерина с липопротеинами низкой плотности [29; 11073. В кровотоке холестерин переносится главным образом липопротеинами низкой плотности (ЬПЬ— от англ. ! ов -депз(1у 1)роргоге(п). Для связывания таких липопротеинов на поверхности клеток и транспорта комплекса Ь)3Ь вЂ” холестерин путем эндоцитоза на поверхности фибробласгов и лимфоцитов имеются особые специализированные структуры:окаймленные пузырьки.
Рецепторы Ь)3Ь (В/Е-рецепторы) связывают только липопротеины, содержащие липопротеин В и липопротеин Е. Эндоцитоз с участием рецепторов представляет собой универсальный механизм транспорта крупных молекул в клетку (для каждого типа молекул существует специальный рецептор). При поглощении комплекса 1.П1.-холестерин в клетке возрастает концентрация холестерина. Это служит сигналом к прекращению синтеза рецепторов Ь(3Ь.
Связывание холестерина и его транспорт внутрь клетки также инги- бируются по механизму обратной связи за счет репрессии фермента НМО СоА-редуктазы, который лимитирует скорость всего процесса. Холестерин этерифицнруется ацил- СоА: холестеринацилтрансферазой (АСАТ). Природа сигналов, осуществляющих запуск этих плейотропных реакций, еще не установлена. Семейная гиперхолегтеринем ия [1087; 44403 (рис. 4.71). Семейная гиперхолестеринемия может быть обусловлена приблизительно десятком различных мутаций одного покуса в 19-й хромосоме, которые влияют на работу рецепторов ЬПЬ. Эти мутации подразделяются на несколько классов: 1) мутации, нарушающие синтез рецепторов; 2) мутации, нарушающие транспорт синтезированного рецептора на клеточную поверхность; 3) мутации, нарушающие связывание с Ь)3Ь; 4) мутации, препятствующие компартментализации; 5) мутации, нарушающие образование кластеров рецепторов в окаймленных пузырьках.
Любая из этих мутаций может вызвать тот или иной дефект или полное отсутствие рецепторной функции. Примерно 1/500 часть людей гетерозвготна по наследственной гиперхолестеринемии.У таких индивидов нормальна лишь половина ЬПЬ-рецепторов, поэтому обычная скорость удаления холестерина из кровотока не достигается. Это приводит к развитию атеросклероза и сердечным приступам в сравнительно молодом возрасте. Около 50'й мужчин-гетсрозигот к 50 годам приобретают явные признаки ишемической болезни (разд. 3.8.14). Оказалось, однако, что у гетерозигот можно стимулировать работу нормального аллеля и добиться увеличения синтеза рецепторов Ь(3Ь, вводя секвестранты желчи (например, холестерин- амин), удаляющие из кишечника желчные кислоты [5933.
Этот терапевтический прием, совместно с лечением мевинолином (аналог субстрата НМО СоА-редуктазы) [7223, блокирующим синтез холестерина, позволяет понизить уровень холестерина в крови и таким образом воспрепятствовать развитию ишемической болезни. Секвестранты желчи используются уже много лет и зарекомендовали себя как вполне безопасные препараты.
1171 Рецептор 4. Лействне генов 123 кр1 Холестерин 9 Апопротеин В.100 4 -'-йс~!1 ' . "„"; „'::":.;-, ',;-',": .'-'"""„.',.",';;;)5'' Рис. 4.71. А, Метаболизм холестерина в клетке. Липопротеины низкой плотности ().17).) транспортируют холестерин (вверху справа). 1Ю1, связываются рецепторами в окаймленных ямках, которые после этого превращаются в окаймленные пузырьки.
Несколько таких пузырьков сливаются, образуя эндосому, в которой ЬО) отделяется от рецептора, после чего последний возвращается на клеточную мембрану. ЬО). поглощаются лизосомамн, где происходит гидролиз апопротенна В-100 до аминокислот и разрушаются эфирные связи холестерина. Свободный холестерин используется для создания клеточных мембран, стерондных гормонов и желчных кислот. Клетка регулирует уровень холестерина, его повышение вызывает следующие эффекты: 1) ингибируется НМСт-СоА-редуктаза, фермент, осуществляющий лимитирующую стадию синтеза холестерина; 2) активируется фермент АСАТ, который катализирует этернфикацию холестерина для запасання с жирными кислотами; 3) ингибируется синтез новых рецепторов на уровне транскрипции.
Б. Соотношение между концентрацией ЬО1. и характерным возрастом для инфаркта миокарда вследствие коронарного атеросклероза как функция числа рецепторов ЫН. фибробластов в норме прн гомо- и гетерозиготной формах семейной гиперхолесгеринемни. 0 и е о о Число рецепторов 1.)У). на клетку определяли нз экспериментов, в которых максимальное связы. ванне ЬР1. измеряли при Ч-4" С у активно растущих фибробластов, лишенных ЬО). в течение 48 ч 1!107). -7 о о н Я5 и и -т 5 10 чиспо рецепторов 501 1тнс. не кпеткт1 т о оя о х о е х и 50 й с и 70 З24 4.
Действие генов У гомозигот с дефектным рецептором вследствие очень высокого содержания липидов рано развивается ишемическая болезнь, и, как правило, они умирают в детском возрасте. Впрочем, многие так называемые гомозиготы в сущности являются гетерозиготами-компаундами, несущими две различные мутации по ЬР1.-рецепторам. Тип мутации определяет степень тяжести заболевания, при полном отсутствии рецепторов ЬРЬ симптомы более тяжелые, чем при снижении числа рецепторов. Истинным гомозиготам медикаментозное лечение не помогает, в этих случаях необходимы другие подходы, например пэунт портальной вены.
В одном случае, чтобы обеспечить синтез нормальных рецепторов ЬРЬ, больному была сделана трансплантация печепи. Действительно, уровень ЬРЬ-холестерина у больного снизился. Доминантная гемолитическая анемия, вызванная повышенной активностью клеточной аденозиндвзаминаэы (25275) 11934) — дефект ренептора? В одной уникальной родословной 12 из 23 родственников по материнской линии страдали тяжелым гемолизом, однако анемия была выражена слабо, поскольку гемолиз в значительной степени компенсировался эрнтропоэзом. Активность аденозиндезаминазы в эритроцитах больных была в 45 — 70 раз выше нормы, а уровень АТР составлял 47;гв по сравнению с нормой. Уровень других нуклеотидов был понижен примерно в той же степени.
Заболевание наследовалось по аутосомно-доминантному типу Гемолитический синдром был обусловлен, очевидно, недостатком аденнновых нуклеотидов, которые не могут синтезироваться в безъядерной клетке, Главный фактор, определяющий повышенную активность аденозипдезампназы, неизвестен, однако можно предполагать, что это мутация в мембранном рецепторе, облегчающая проникновение аденозина в клетку. Ингибиторы транспорта аденозина в клетку подавляют также и активность аденозиндезамнназы.