Войти
Стероидогенный фактор 1 ( SF-1) белок представляет собой фактор транскрипции, участвует в определении пола путем контроля активности генов, связанных с половыми железами или гонад и надпочечниками. Этот белок кодируется геном NR5A1, членом подсемейства ядерных рецепторов, расположенным на длинном плече хромосомы 9 в положении 33.3. Первоначально он был идентифицирован как регулятор генов, кодирующих стероид-гидроксилазы цитохрома P450, однако с тех пор была обнаружена и его роль в эндокринной функции.
Ген NR5A1 кодирует белок из 461 аминокислоты, который имеет несколько консервативных доменов, совместимых с членами подсемейства ядерных рецепторов. N-концевой домен включает два цинковых пальца и отвечает за связывание ДНК посредством специфического распознавания целевых последовательностей. Вариации мотивов ДНК AGGTCA позволяют SF-1 взаимодействовать с большой бороздкой спирали ДНК и мономерно связываться. После связывания трансактивация генов-мишеней зависит от набора коактиваторов, таких как SRC-1, GRIP1, PNRC или GCN5. Другие критические домены SF-1 включают богатую пролином шарнирную область, лиганд-связывающий домен и C-концевой домен активации для транскрипционных взаимодействий. Удлинение ДНК-связывающего домена на 30 аминокислот, известное как А-бокс, стабилизирует мономерное связывание, действуя как якорь ДНК. Шарнирная область может подвергаться посттранскрипционным и трансляционным модификациям, таким как фосфорилирование цАМФ-зависимой киназой, что дополнительно увеличивает стабильность и транскрипционную активность.
SF-1 считается орфанным рецептором, поскольку естественные лиганды с высоким сродством еще предстоит идентифицировать.
Анализ кДНК SF-1 мыши выявил сходство последовательностей с фактором I Drosophila fushi tarazu (FTZ-F1), который регулирует ген гомеобокса fushi tarazu. Было идентифицировано несколько других гомологов FTZ-F1, которые указывают на высокий уровень сохранения последовательности у позвоночных и беспозвоночных. Например, кДНК SF-1 имеет идентичную последовательность из 1017 пар оснований с кДНК эмбрионального белка, связывающего длинные концевые повторы (ELP), выделенной из клеток эмбриональной карциномы, отличающейся только своими концевыми концами.
Экспрессия SF-1 локализована в стероидогенных тканях взрослых, что коррелирует с известными профилями экспрессии стероидных гидроксилаз. С помощью гибридизации in situ с зондом, специфичным для кРНК SF-1, были обнаружены генные транскрипты в клетках коры надпочечников, клетках Лейдига и клетках теки и гранулезы яичников. Исследования специфических антител к SF-1 подтвердили профиль экспрессии SF-1 у крыс и людей, соответствующий сайтам обнаружения транскриптов.
Генетический пол у млекопитающих определяется наличием или отсутствием Y-хромосомы при оплодотворении. Половое диморфное развитие эмбриональных гонад в семенники или яичники активируется продуктом гена SRY. Затем половая дифференциация регулируется гормонами, вырабатываемыми семенниками эмбриона, наличием яичников или полным отсутствием гонад. Транскрипты SF-1 первоначально локализуются в урогенитальном гребне до того, как клетки, экспрессирующие SF-1, распадаются на отдельные адренокортикальные и гонадные предшественники, которые в конечном итоге приводят к образованию коры надпочечников и гонад.
Транскрипты SF-1 предшествуют началу экспрессии SRY в семенниках плода, что указывает на роль гонад в развитии. SRY влияет на дифференциацию яичек плода на отдельные части: семенные канатики и интерстициальную область, содержащую клетки Лейдига. Увеличение белка SF-1 и обнаружение в стероидогенных клетках Лейдига и яичках совпадает с развитием.
Однако в яичниках половой дифференцировке гонад способствует снижение транскрипта SF-1 и белка. Уровни SF-1 сильно выражены в начале развития фолликулов в клетках теки и гранулезы, что предшествует экспрессии фермента ароматазы, ответственного за биосинтез эстрогена.
Было обнаружено, что эмбриональные мышиные транскрипты SF-1 локализуются в областях развивающегося промежуточного мозга и впоследствии в вентромедиальном ядре гипоталамуса (VMH), что указывает на их роль, выходящую за рамки стероидогенного поддержания.
Подходы ОТ-ПЦР обнаружили транскрипты гена FTZ-F1 мышей в плаценте и селезенке; и транскрипты SF-1 в плаценте человека.
На транскрипционную способность SF-1 может влиять посттрансляционная модификация. В частности, фосфорилирование серина 203 опосредуется циклин-зависимой киназой 7. Мутации в CDK7 предотвращают взаимодействие с базальным фактором транскрипции, TFIIH, и образование комплекса киназ, активирующих CDK. Эта неактивность подавляет фосфорилирование SF-1 и SF-1-зависимую транскрипцию.
SF-1 является важным регулятором репродукции, регулирующим транскрипцию ключевых генов, участвующих в половом развитии и размножении, в первую очередь StAR и P450 SCC. Он может образовывать транскрипционный комплекс с TDF для активации транскрипции гена Sox9. Его мишени включают гены на всех уровнях гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси, а также многие гены, участвующие в стероидогенезе гонад и надпочечников.
SF-1 был идентифицирован как регулятор транскрипции для множества различных генов, связанных с определением пола и дифференцировкой, размножением и метаболизмом через связывание с их промоторами. Например, SF-1 контролирует экспрессию гена Amh в клетках Сертоли, при этом присутствие или отсутствие продукта гена влияет на развитие мюллеровских структур. Повышенный уровень белка AMH приводит к регрессу таких структур. Клетки Лейдига экспрессируют SF-1 для регулирования транскрипции генов стероидогенеза и биосинтеза тестостерона, вызывающих вирилизацию у мужчин.
Впервые идентифицированный как регулятор стероидных гидроксилаз в надпочечниковых клетках, исследования, направленные на определение локализации и экспрессии SF-1, с тех пор выявили ферментативную активность в других стероидогенных клетках.
| разновидность | Ген | Клетка / ткань |
|---|---|---|
| крыса | P450scc | клетки гранулезы |
| мышь | P450scc | Клетки коры надпочечников Y1 |
| бычий | Окситоцин | яичник |
| мышь | ЗВЕЗДА | MA-10 клетки Лейдига |
Ген ингибирующего Мюллера вещества ( MIS или AMH) в клетках Сертоли содержит консервативный мотив, идентичный оптимальной последовательности связывания для SF-1. Эксперименты по изменению подвижности геля и использование поликлональных антител, специфичных к SF-1, установили комплексы связывания SF-1 с MIS, однако другие исследования предполагают, что промотор MIS репрессируется и не активируется связыванием SF-1.
Гонадотроп-специфический элемент, или GSE, в промоторе гена, кодирующего α-субъединицу гликопротеинов (α-GSU), напоминает бычки, связывающие SF-1. Исследования показали, что SF-1 является вышестоящим регулятором набора генов, необходимых для гонадотропной функции через GSE.
Мыши с нокаутом SF-1 обнаруживали глубокие дефекты в VMH, что указывает на потенциальные гены-мишени в этом месте. Гены-мишени еще предстоит идентифицировать из-за трудностей в изучении экспрессии генов в нейронах.
В нескольких подходах использовалось целевое разрушение генов в эмбриональных стволовых клетках мыши с целью идентификации потенциальных генов-мишеней SF-1. Различные стратегии нацеливания включают нарушение экзонов, кодирующих мотив «зинг-палец», нарушение 3'-экзона и целенаправленную мутацию инициатора метионина. Соответствующие наблюдаемые фенотипические эффекты на развитие и функцию эндокринной системы оказались весьма схожими.
Мыши с нокаутом Sf-1 демонстрировали пониженные уровни кортикостерона при сохранении повышенных уровней АКТГ. Наблюдаемые морфологические изменения и фрагментация ДНК соответствовали апоптозу и структурной регрессии, что привело к гибели всех мышей в течение 8 дней после рождения.
Было установлено, что функция Sf-1 необходима для развития первичной стероидогенной ткани, о чем свидетельствует полное отсутствие надпочечников и гонад в нокауте. Также наблюдалась смена пола гениталий от мужчины к женщине.
Мутации в NR5A1 могут вызывать интерсексуальные гениталии, отсутствие полового созревания и бесплодие. Это одна из причин остановки функции яичников у женщин младше 40 лет, которая встречается у 1% всех женщин.
Сообщалось, что два варианта SF-1, связанные с первичной недостаточностью надпочечников и полным дисгенезом гонад, вызваны мутациями NR5A1. В одном зарегистрированном случае было обнаружено de novo гетерозиготное изменение p.G35E на домен P-box. Пораженная область обеспечивает специфичность связывания ДНК за счет взаимодействия с элементами регуляторного ответа генов-мишеней. Это изменение p.G35E может оказывать умеренное конкурентное или доминирующее негативное влияние на трансактивацию, приводя к тяжелым дефектам гонад и дисфункции надпочечников. Точно так же изменение гомозиготного p.R92Q внутри A-бокса мешало стабильности связывания мономера и снижению функциональной активности. Это изменение требует мутации обоих аллелей для проявления фенотипических эффектов, поскольку гетерозиготные носители показали нормальную функцию надпочечников.
Миссенс - мутации, мутации в рамке считывания и мутации со сдвигом рамки считывания NR5A1 были обнаружены в семьях с 46, XY нарушениями полового развития, 46, XX дисгенезией гонад и 46, XX первичной недостаточностью яичников. 46, у людей XY могут быть неоднозначные или женские гениталии. Люди любого кариотипа могут не вступать в половую зрелость, хотя выражение фенотипа, пенетрантность, фертильность и способы наследования могут варьироваться. Некоторые мутации являются доминантными, некоторые - рецессивными.
Гетерозиготные изменения NR5A1 часто вносят вклад в 46, XY полную дисгенезию гонад. У пораженных людей половое развитие не соответствует их хромосомному составу. У мужчин, несмотря на кариотип 46, XY, развиваются женские наружные гениталии, а также матка и маточные трубы, а также дефекты гонад, которые делают их нефункциональными. Мутации NR5A1 также были связаны с частичной дисгенезией гонад, при которой у пораженных людей неоднозначные гениталии, урогенитальный синус, отсутствующие или рудиментарные структуры Мюллера и другие аномалии.
Обычно эти генетические изменения представляют собой мутации сдвига рамки считывания, бессмысленные или миссенс- мутации, которые изменяют связывание ДНК и транскрипцию генов. Хотя многие из них являются de novo, одна треть случаев наследуется по материнской линии аналогично X-сцепленному наследованию. Кроме того, одно сообщение о гомозиготной миссенс-мутации p.D293N в лиганд-связывающем домене SF-1 показало, что также возможно аутосомно-рецессивное наследование.
Анализ NR5A1 у мужчин с необструктивным бесплодием мужского фактора показал, что у мужчин с изменениями генов были более тяжелые формы бесплодия и более низкий уровень тестостерона. Эти изменения коснулись шарнирной области SF-1. Важно отметить, что необходимы дальнейшие исследования для установления связи между изменениями SF-1 и бесплодием.
Также было показано, что SF-1 взаимодействует с:
